EP3204111B1 - Implantable assembly - Google Patents

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EP3204111B1
EP3204111B1 EP15777680.8A EP15777680A EP3204111B1 EP 3204111 B1 EP3204111 B1 EP 3204111B1 EP 15777680 A EP15777680 A EP 15777680A EP 3204111 B1 EP3204111 B1 EP 3204111B1
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EP
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electrode
signal
implantable device
carrier substrate
implantable
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Dennis Plachta
Mortimer Gierthmühlen
Thomas Stieglitz
Josef Zentner
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Neuroloop GmbH
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Definitions

  • the invention relates to an implantable device for the location-selective detection of neuronal electrical signals that propagate along at least one nerve fiber contained in a nerve fiber bundle, as well as for the selective electrical stimulation of the at least one nerve fiber.
  • the implantable arrangement comprises an implantable electrode arrangement, which can be placed around a nerve fiber bundle in a sleeve-like manner, with which electrical fibers selected within the nerve fiber bundle can be acted upon by nerve fibers.
  • the electrical stimulation takes place in particular for the targeted influencing of the blood pressure in an animal or human patient.
  • vagus nerve stimulation is based on the experience of many years of established and established neuromodulatory therapy of severe forms of epilepsy, in which the vagus nerve is electrically stimulated with the help of an implanted electrode assembly to at least their extent in terms of strength in epileptic seizures and to mitigate their duration, see F. Sidiqui, et al., "Cumulative Effect of Vagic Nerve Stimulators on Intractable Seizures Observed over a Period of 3 Years," Epilepsy and Behavior, 18 (3), pp. 299-302, 2010 such as T. Stieglitz, "Neuroprosthetics and Neuromodulation - Research Approaches and Clinical Practice in Therapy and Rehabilitation", Bundes Rheinsblatt - Health Research - Health Protection, 53 (8), pp. 783 - 790, 2010 ,
  • the blood pressure-relevant fibers must first be measured by localizing them subsequently suitably selectively electrically stimulated.
  • the vagus nerve As much as possible by the implantation of the application of an electrode arrangement and as far as possible not to irritate the epineurium of the vagus nerve, in the cited paper by Dennis TT Plachta et al. proposed the use of a so-called. Cuff electrode which is extraneurally attachable to the vagus nerve. This has the advantage of a relatively easy positioning of the cuff electrode along the vagus nerve and also allows a slightly invasive and therefore gentle and easy to perform surgical intervention on the patient.
  • Baroreflex For natural blood pressure control is the Baroreflex, which represents a homeostatic, self-regulating mechanism and activates reflectorically different effectors with an increased blood pressure. Among other things, the heart rate is lowered, but also the arterial vessels are widened in order to lower the blood pressure. In the case of low blood pressure, the baroreflex is suppressed, increasing heart rate and narrowing blood vessels to increase blood pressure.
  • the sensory inputs for the baroreflex represent so-called baroreceptors, which are located, inter alia, in the walls of the aortic arch. From there, the blood pressure information draw monosynaptically along the blood pressure-relevant nerve fibers, hereinafter referred to as baroreceptive fibers, in the brainstem.
  • FIG. 2a shows the known sleeve electrode E in a planar plan view in a planar unfolded state.
  • FIG. 2b shows the cuff electrode E in the implanted state in which areas B1, B2 of the cuff electrode E are folded on each other for a space-saving form and moreover a carrier substrate area 1B of the cuff electrode E provided with a first electrode arrangement 2 comprises a region of a nerve fiber bundle NFB.
  • the sleeve electrode E consists of a flexible, biocompatible carrier substrate 1, which is in the realized embodiment, an approximately 11 micron thick polyimide film, at whose the plane in FIG. 2a facing carrier substrate top side for the purpose of spatially resolved detection of neuronal electrical signals as well as for the selective electrical stimulation of individual in the nerve fiber bundle NFB extending nerve fibers NF a composed of a plurality of individual electrodes first electrode assembly 2 is applied.
  • the individual electrodes of the first electrode arrangement 2 come into direct surface contact with the epineurium EPI of the nerve fiber bundle NFB, since the carrier substrate 1 unrolls itself in the carrier substrate region 1B by corresponding impressing of a mechanical foil prestress to form a straight-cylindrical carrier substrate surface 1 'oriented toward the nerve fiber bundle NFB, as this in FIG. 2b is apparent.
  • the individual electrodes of the first electrode arrangement 2 assume an annular space shape bent in the circumferential direction U around the nerve fiber bundle NFB.
  • Both for location-selective detection of neuronal electrical signals as well as for the selective electrical stimulation of at least one nerve fiber NF serve three axially equally spaced from each other arranged first electrode structures 3, in the circumferential direction U at least two, in the illustrated embodiment according to FIG. 2a, b each eight first electrode surfaces 4 include.
  • the respective eight first electrode surfaces 4 belonging to a first electrode structure 3 are equally distributed in the circumferential direction U, ie arranged at 45 ° angular intervals. This allows an eightfold, in the circumferential direction divided site selectivity for the location-selective detection of neuronal electrical signals from the nerve fiber bundle NFB to be examined.
  • the first electrode strips 5 which are arranged axially on both sides next to the three first electrode structures 3 and which completely surround the nerve fiber bundle NFB, serve as ground potential in the case of the locally selective detection of neuronal electrical signals; If, on the other hand, it is intended to electrically stimulate selectively selected nerve fibers NF within the nerve fiber bundle NFB, these first electrode strips 5 each serve as anode or as opposite polarity.
  • the triple or tripole arrangement of the respective first electrode structures 3, via whose respective first electrode surfaces 4 monopolar neuronal electrical signals detected or electrical signals can be delivered for the purpose of site-selective stimulation allows to detect impedance changes due to tissue growth on the metallic electrode surfaces 4
  • blood pressure-relevant neuronal signals which run axially along a corresponding nerve fiber NF with a slight time offset through the tripole arrangement can be detected by means of suitable tripolar amplification.
  • a second electrode arrangement in the form of reference electrodes 12, which serve for detecting the intracorporeal electrical background mass signal or Rauschcludes, located on the back of the carrier substrate 1 is located on the back of the support substrate 1
  • open up the possibility to detect ECG signals using the sleeve electrode E can be connected via the electrical connection structures V to a hermetically sealed signal detector and generator 6, which is likewise designed as an implant.
  • baroreceptive signals blood pressure correlated, neuronal electrical time signals, hereinafter referred to as baroreceptive signals, can be detected moreover, with respect to their circumferentially dependent signal levels to locate the baroreceptive nerve fibers.
  • the stimulation was tripolar in each case with that electrode surface 4 or those electrode surfaces 4 of the centrally arranged first electrode structure 3 of the tripole arrangement, was detected by the detection of the respective largest signal level among the barorezeptiven signals.
  • the blood pressure can be reliably reduced significantly, with only a very weak bradycardia (pulse reduction below 60 beats per minute) and a barely significant bradypnea (reduction of breathing under 20 breaths per minute) occurred ,
  • electrical stimulation signals were applied to the respectively selected electrode surfaces 4 of the centrally arranged electrode structure on the basis of a specific combination of fixed stimulation parameters.
  • the stimulation signals in the form of electrical stimulation events were applied to the selected nerve fibers at freely selectable intervals, for example.
  • An electrical stimulus composed of 100 individual pulses was applied to the nerve fiber bundle via the respectively selected electrode surface (s) every 20 seconds.
  • Each individual pulse had a stimulation pulse duration of 0.6 ms with an anodic and cathodal stimulation amplitude of 0.8 mA each, which allows electrode polarization.
  • the so-called stimulation frequency of 40 Hz
  • the total duration of a single electrical stimulus was 100 ⁇ 25 ms, thus 2.5 seconds.
  • different fixed stimulation parameters were used. namely a stimulation frequency of 30 to 50 Hz, a stimulation pulse duration of 0.1 ms to 0.5 ms and a stimulation amplitude of 0.3 mA to 1.5 mA.
  • the object of the invention is to develop an implantable arrangement for the location-selective detection of neuronal electrical signals propagating along at least one nerve fiber contained in a nerve fiber bundle, as well as for the selective electrical stimulation of at least one nerve fiber with an electrode arrangement as described above, so that the stimulative influence on certain areas of the autonomic nervous system, in particular on the vagus nerve for purposes of influencing blood pressure with a significantly greater precision can be made.
  • appropriate regulatory measures are to be applied to larger organisms than rats, especially humans, it must be ensured that the desired neuronal, physiological and / or organic condition sets in at least within a foreseeable quantifiable tolerance range. All necessary measures should also exclude unwanted biological side effects.
  • the arrangement should be next to the desired Be able to influence blood pressure alternatively or in combination also for any other vegetative but also sensorimotor state variables for the purpose of a purposeful influence.
  • the implantable arrangement allows the generation of electrical stimulation signals in their shape, d. H. the temporal amplitude curve, the pulse waveform of natural blood pressure signals are largely aligned and applied in temporal overlap with the natural blood pressure signals to the baroreceptive nerve fibers, so that along the baroreceptive nerve fibers from the baroreceptors to the brain stem transmitted, natural blood pressure signals are literally overwritten.
  • the stimulation according to the solution is not carried out, as hitherto, from a pulsatile "on-off-on-off” scheme, but the technical, electrical stimulation signals applied along the baroreceptive nerve fibers are fed to the brainstem with a stimulation frequency adapted to the natural signal rhythm, i , H. each in those natural time windows where the brainstem awaits the natural blood pressure signals.
  • the natural form of a pulse wave passing through the barenotonic fields in the aortic arch typically has a pulse duration of less than one second and is further characterized by a strong, fast and non-linear pulse wave rise followed by a slow, also non-linear decay.
  • This mechanical pulse wave is generated by the baroreceptors in a neuronal, electrical signal transduced.
  • This neuronal electrical signal is directed to the brain stem via the vagus and contains the information regarding the strength and duration of the mechanical pulse wave.
  • the technically initiated influence on the natural organic regulating mechanism is achieved by chronologically coherently overwriting the natural, neuronal, electrical time signals with technical electrical stimulation signals applied to the at least one selected baroreceptive nerve fiber.
  • the natural, organic blood pressure regulation mechanism is not or not significantly irritated, ie the brainstem, which receives the technically manipulated electrical stimulation signals, can not detect any difference to the natural, neuronal, electrical time signals.
  • the natural organic control mechanism is activated, which naturally leads to a control result that is characterized by a specific, expected blood pressure value setting.
  • the implantable arrangement according to the invention offers the possibility of autonomously controlling blood pressure value monitoring, i. H. the natural organic regulatory mechanism is activated only in those cases where a significant deviation from a standard blood pressure is detected.
  • the device by self-control, d. H. operate in the manner of a closed-loop function, in which the organic control result caused by an electrical stimulation is detected, evaluated and, if necessary, subjected to a corresponding readjustment.
  • the implantable arrangement according to the invention is characterized for location-selective detection of neuronal electrical signals propagating along at least one nerve fiber, preferably a baroreceptive fiber, contained in a nerve fiber bundle, as well as for the selective electrical stimulation of the at least one nerve fiber by the following components:
  • the solution according to the invention will be explained by the example of influencing the blood pressure as a physiological parameter without limiting the general idea of the invention.
  • the implantable device can also be used to influence other physiological parameters, such as respiratory rate, heart rate, body temperature, etc., or other conditions, for example autoimmune diseases, cardiac arrhythmia, severe depression, epilepsy, etc.
  • the implantable device can be used for alternative therapy Use body functions also on other peripheral nerves or nerves of the central or autonomic nervous system.
  • the area of motor neuroprostheses after central paralysis in spinal cord or brain injuries may be mentioned.
  • the sensory signals of the pressure and Lagerezeptoren example of the hand can be selectively recorded with implantable arrangement and the grip force can be controlled automatically according to a setpoint specification.
  • rehabilitation after stroke and hemiparesis using the implantable device can be expected.
  • the sensory signal can be increasingly coupled in order to improve the rehabilitation success.
  • a regulated respiratory stimulator with the aid of the implantable arrangement via the phrenic nerve at the diaphragm, the modulation of the sympathetic nervous system at the limiting strand or the efficient pain therapy by highly selective peripheral nerve stimulation.
  • an implantable electrode arrangement is provided which is applied to a biocompatible carrier substrate which can be placed around the nerve fiber bundle in a cuff-like manner, which faces the nerve fiber bundle in the implanted state oriented, straight cylindrical carrier substrate surface has.
  • a second electrode arrangement is on the biocompatible carrier substrate arranged to detect the ECG signal representing cardiac activity. It is not necessary for the second electrode arrangement to be applied to the same carrier substrate surface of the carrier substrate as the above first electrode arrangement.
  • the implantable electrode assembly i. H. at least comprising the first and second electrode arrangement, is electrically connected to an evaluation / control unit or connected to this connectable, in which the spatially selectively detected, neural, electrical signals as well as the ECG signal are evaluated time-resolved, so that a blood pressure, correlated neural time signal is derivable.
  • the trained as a digital signal processor or microcontroller evaluation / control unit is able to process signal data and to generate control signals.
  • a first comparator unit connected to the evaluation / control unit serves to determine a characteristic relative time offset between the metrologically recorded ECG signal and the neuronal time signal correlated with the blood pressure.
  • the time interval between the R wave of the ECG time signal and a signal edge point is determined along the signal edge of the time signal, which correlates positively with the blood pressure wave, and is detected by measurement.
  • the metrologically detected, neural time signal correlated with the pulse wave or the blood pressure is characterized by a mostly multi-phase signal shape which depends on the configuration of the first electrode arrangement, to which a characteristic signal edge point can be assigned, which is used to determine a time offset for the ECG time immediately ahead. Signal is used.
  • the determined time offset between the ECG signal and the blood pressure wave or the pulse wave or the time signal correlated with the blood pressure wave is used in the following for a time exact adaptation of the generation of technical stimulation signals to along the Baroreceptive nerve fibers propagating, natural, neural electrical signals.
  • the evaluation / control unit determines a time window within which the blood pressure correlated neuronal time signals is above a certain amplitude level, i. the time window corresponds to the pulse duration of a blood pressure wave.
  • the aim is for purposes of influencing blood pressure within this determined using the evaluation / control unit time window to the at least one selected barorezeptive nerve fiber to apply a technical, electrical stimulation signal, so that the brain, the electric stimulation signal with an adapted to the natural pulse wave duration and signal duration receives a time at which the brain receives the normal, d. H. expected natural blood pressure signals.
  • the evaluation / control unit is electrically connected to a first function generator which generates an electrical stimulation signal composed of a multiplicity of n individual pulses within the time window determined by the evaluation / control unit, which has the determined relative time offset with respect to the ECG signal.
  • a first function generator which generates an electrical stimulation signal composed of a multiplicity of n individual pulses within the time window determined by the evaluation / control unit, which has the determined relative time offset with respect to the ECG signal.
  • the electrical stimulation signal differs only by the time-varying amplitude level, which in the case of hypertension therapy is greater or higher than that of the correlated with the natural blood pressure, the neuronal time signal.
  • the brain receives the information about a greatly increased blood pressure against which appropriate natural organic regulatory mechanisms are activated.
  • the first function generator as well as the first electrode arrangement of the implantable electrode arrangement are connected directly or indirectly via a first signal-current converter which generates the electrical stimulation signal for selectively conduct electrical stimulation of the at least one nerve fiber to the first electrode assembly.
  • the first electrode assembly in physical, d. H. electrical contact with the epineurium of the nerve fiber bundle, all other components of the implantable assembly, i. H. the evaluation / control unit, the first comparator unit, the first function generator as well as the first signal-to-current converter integrated in an implantable module, d. H. surrounded by a capsule consisting of biocompatible material in a fluid-tight manner, wherein at least one electrical connection structure is provided for electrical contacting of the components combined within the implantable module with the implantable electrode arrangement.
  • the implantable device provides at least one second comparator unit electrically connected to the evaluation / control unit, which is assigned at least one signal level associated with the neural time signal correlated to the blood pressure , compares with at least one reference signal and, as a result, generates a differential level value.
  • the evaluation / control unit determines at least on the basis of the determined difference level value at least the temporal amplitude curve of the stimulation signal, ie deviates with the help of the implantable device
  • the time-varying amplitude level of the electrical stimulation signal is raised or lowered relative to the measured neuronal time signal correlated with the blood pressure, depending on the control requirement.
  • hypertension therapy it is usually necessary to significantly increase the time-varying amplitude level in order to supply the brain with the information about an increased blood pressure, which further attempts to reduce the excessive blood pressure level in the context of natural organic or biological control mechanisms.
  • the third electrode arrangement likewise applied to the same, integrally connected carrier substrate on the same carrier substrate surface as the first electrode arrangement is spatially fixed to the first electrode arrangement, in particular to the first electrode surfaces of the at least three first electrode structures, with the aid of which baroreceptive nerve fibers within the Nerve fiber bundle site selective and, moreover, are selectively electrically stimulable.
  • the third electrode arrangement may be used for purposes of selectively inhibiting the baroreceptive nerve fibers to suppress transmission of electrical stimulation signals along efferent, ie nerve leading, nerve fibers. At least two, preferably four or more, second electrode surfaces of at least one third electrode structure are used for this purpose.
  • first electrode surfaces of one of the at least three first electrode structures are equally distributed in the circumferential direction of the carrier-fiber surface facing the nerve fiber bundle.
  • at least one of the third electrode surfaces of the third electrode structure is electrically activated, thereby providing selective, timed, selective inhibition of the respective efferent nerve fiber.
  • an electric polarization field enters the nerve fiber bundle from the respectively at least one activated, third electrode surface and interacts primarily with the nerve fiber to be inhibited.
  • second electrode strips axially attached on both sides to the third electrode structure serve as annular electrodes which completely surround the nerve fiber bundle in the implanted state of the cuff electrode.
  • the modified implantable electrode assembly is to be applied to the nerve fiber bundle such that the additionally provided third electrode assembly faces the heart or baroreceptive receptors, ie caudal, and the first electrode assembly selectively detects neural electrical signals as well as the electrical stimulation of localized nerve fibers is made, the brain, ie rostral, oriented along the nerve fiber bundle.
  • the inhibition can be realized either by means of a so-called anodal block or by application of sinusoidal signals of frequencies in the kilohertz range.
  • the anodal block at least one of the second electrode surfaces is anodically polarized, thereby producing a voltage potential prevailing at the location of the efferent nerve fiber, by which an activating stimulation of the corresponding nerve fiber is suppressed.
  • an inhibition can be achieved by means of a high-frequency signal application in which a high-frequency electrical inhibition signal is applied to at least one selected third electrode surface, whereby the electrical signal transmission mechanisms along the efferent nerve fibers come to a standstill for a short time.
  • the solution provided according to third electrode arrangement acts due to their spatial axial limitedness, which is given by the axial distance of the two third electrode strips, despite their proximity to the first electrode structure, after all, the implantable electrode assembly should not exceed an axial length of 4 cm, axially spaced bounded along the efferent nerve fibers to be inhibited, so that the first electrode arrangement arranged on the brain side along the nerve fiber bundle can couple in the respectively localized afferent nerve fibers to the brain leading electrical stimulation signals uninfluenced by the inhibition mechanism. In this way, any side effects due to possible direct stimulations towards the heart, i. efferent nerve fibers are excluded.
  • the third electrode surfaces of the third electrode structure are equally distributed along a virtual circular line in order to selectively and effectively inhibit localized efferent nerve fibers relative to the peripheral edge of a nerve fiber bundle.
  • the third electrode surfaces are identical in shape and size with each other, their axial extensions are each selected identically, as the axial extensions of the first electrode surfaces of the first three electrode structures.
  • the circumferentially oriented extension of the respective third electrode surfaces is chosen larger than the circumferentially oriented extent of the first electrode surfaces.
  • the third electrode surfaces preferably have a larger areal dimension than the first electrode areas, whereby the spatial selectivity with which the third electrode surfaces are able to electrically polarize certain efferent nerve fibers is less than the spatial selectivity with which the first electrode surfaces are able to electrically stimulate localized nerve fibers.
  • the third electrode surfaces may be formed instead of a rectangular shape as circular areas. This has the advantage that no local, caused by edges or corners electric potential field peaks form.
  • the third electrode arrangement is preferably designed in the form of a tripolar electrode arrangement, i. H. the third electrode structure is delimited axially on both sides by an annular third electrode strip, wherein the axial distance between the two third electrode strips along the carrier substrate is preferably selected between 0.5 cm and 3 cm, in particular between 0.75 cm and 1.25 cm.
  • the ring-shaped third electrode strips preferably have an axial extent of between 1 ⁇ m and 5 mm, preferably between 100 ⁇ m and 4000 ⁇ m.
  • the third electrode surfaces of the third electrode structure are arranged axially in the middle between the two third electrode strips and have an axial extension, so that the respective axial distance from the second electrode strips is greater than their own axial extension.
  • a third electrode structure comprises four third electrode surfaces, the electrode surface dimension of which is selected in each case smaller than a quarter of the surface size of a respective third electrode strip. Since the first and third electrode strips provided in both the first and in the third electrode arrangement serve as ground or opposite poles for polarizing the respectively first and third electrode structure, the surface sizes of the first and third electrode strips are each chosen to be identical for reasons of charge-symmetrical relationships , However, it is also conceivable to have an individually independent area size choice in the formation of the first and third electrode strips.
  • all the electrodes of the third electrode arrangement i. the third electrode surfaces and third electrode strips, to be made of an electrically conductive material, which has a lower charge transfer capacity than the electrode material from which consist of the first electrode surfaces of the first electrode assembly.
  • an electrically conductive material which has a lower charge transfer capacity than the electrode material from which consist of the first electrode surfaces of the first electrode assembly.
  • a particularly suitable material with a particularly high charge transfer capacity iridium oxide is used to form the respective first electrode surfaces of the first electrode assembly
  • the material of the third electrode surfaces and third electrode strips consists of platinum or of an electrically conductive polymer.
  • All electrode surfaces of both the first and third electrode arrangements are preferably flush with the carrier substrate surface of the carrier substrate formed or arranged offset against this, so that they do not project beyond the carrier substrate surface in order to produce as gentle as possible surface contact to the epineurium of the nerve fiber bundle. Due to the non-invasive surface contact, the implantable electrode arrangement can be easily applied and positioned surgically along the nerve fiber bundle, whereby the epineurium is only slightly or not irritated.
  • a further measure for reducing mechanical irritation of the nerve fiber bundle which may arise from the surface contact with the sleeve-like sleeve electrode, relates to a rounding of axial boundary edges of the carrier substrate surrounding the nerve fiber bundle such that the biocompatible carrier substrate in the region of the straight-cylindrical carrier substrate surface oriented axially facing the nerve fiber bundle has opposite edge regions, on which the carrier substrate has a greater substrate thickness than in the remaining carrier substrate region, wherein the edge regions have rounded edges.
  • a further preferred embodiment provides at least one, preferably a plurality of optical waveguide openings or apertures, via which light can be applied or coupled through the epineurium of the nerve fiber bundle.
  • the optical waveguide openings are preferably arranged axially adjacent to the two second electrode strips and reproduced in shape, size and distribution corresponding to the third electrode surfaces of the third electrode structure.
  • the implantable electrode arrangement formed in accordance with the solution is to be applied along the nerve fiber bundle in such a way that the third electrode arrangement comes to rest along the nerve fiber bundle in the direction of the heart.
  • the first electrode arrangement oriented towards the brain along the nerve fiber bundle for purposes of selective stimulation, localizes afferent, i. H. can be used to brain leading nerve fibers.
  • the modified implantable electrode assembly may be implanted in the reverse orientation along the nerve fiber bundle.
  • a further possible embodiment provides a second inhibiting third electrode arrangement, which is mounted axially next to the first electrode arrangement, opposite the third electrode arrangement.
  • the intracorporeal implantation of the electrode arrangement surrounding the nerve fiber bundle in a sleeve-like manner is furthermore confronted with the fundamental problem that the electrode strips and electrode surfaces applied to the polyimide carrier substrate are exposed to a continuous moist environment, whereby degradation phenomena occur, in particular at the planar connections between the electrode surfaces and the polyimide carrier substrate which can lead to local detachment and associated therewith at least to contact degradation, by which ultimately the electrical Efficiency of the electrode assembly is impaired.
  • At least the first and third electrode strips each have at least one local opening in order to counteract this environment-caused detachment phenomena between the metallic electrode surfaces and the polyimide carrier substrate, wherein the first and third electrode strips are connected in a planar manner to the carrier substrate or the carrier substrate surface are such that the polymer or polyimide, which consists of the carrier substrate, at least partially penetrates the at least one opening. This creates an improved mechanical anchoring of the respective electrode strips to the carrier substrate.
  • the first and third electrode strips each have a metallic base plate with a flat top and bottom, with at least one, preferably a plurality of the top of the base plate orthogonal locally superior structural elements, which are preferably formed pillar, rib, sleeves or web-like ,
  • the metallic base plate is completely enclosed by the biocompatible polymer of the carrier substrate, with the exception of a first surface region of the at least one structural element which is oriented towards the carrier substrate surface and does not project beyond it.
  • the electrode contact surface which is freely accessible on the carrier substrate surface is reduced, but due to the hermetic enclosure of the base plate and the structural elements integrally connected thereto, with the exception of the surface regions oriented toward the carrier substrate surface, the biocompatible polymer of the carrier substrate is completely enclosed. Penetration of environment-conditioned liquid or moisture between the electrode strips and the biocompatible polymer of the carrier substrate is considerably more difficult, so that degradation phenomena largely can be excluded.
  • an adhesion promoter layer or an adhesion promoter layer arrangement is preferably introduced between the underside of the metallic base plate and the biocompatible polymer of the carrier substrate, which counteracts possible moisture-related detachment phenomena.
  • the implantable arrangement according to the invention advantageously makes it possible to carry out a method for the location-selective detection of neuronal electrical signals which propagate along at least one nerve fiber of a human or animal living organism contained in a nerve fiber bundle and for the selective electrical stimulation of the at least one nerve fiber.
  • the electrical stimulation according to the solution causes no or no significant irritation of the brain function, especially a distinction between natural, neuronal electrical signals and electrical stimulation signals in the brain is not possible.
  • the process according to the invention is characterized by the following process steps: First of all, neuronal electrical signals propagating along a nerve fiber, which are to be influenced, are to be detected in a spatially selective manner. This step can be carried out with an electrode arrangement known per se. On the basis of the acquired, natural, neural electrical signals, "artificial" electrical signals are generated whose signal duration and amplitude curve correspond to the detected natural neuronal electrical signals. Depending on a therapeutic target, for example, blood pressure reduction or increase, the "artificially” generated electrical signals are modified in such a way that the amplitude is increased or decreased at least within a temporal portion of the signal duration of the electrical signals.
  • the temporal amplitude profile of the electrical signal is raised in total, ie uniformly raised or lowered over the entire signal duration of the electrical signal.
  • electrical stimulation signals are obtained, which are connected to the nerve fiber in temporal phase with the neuronal electrical signals are applied.
  • the natural, neuronal electrical signals are temporally coherent, ie they are overwritten according to their temporal signal duration and temporal sequence along the nerve fiber, each with an electrical stimulation signal.
  • the information inherent in the natural neuronal electrical signal is replaced by artificially generated information impressed on the electrical stimulation signal.
  • the electrical stimulation signals propagate along the afferent nerve fiber in the same time sequence and with the same temporal signal duration as the original neuronal signals, it is not possible to distinguish between neuronal electrical signals and electrical stimulation signals in the brain.
  • a preferred supplement provides that an electrical inhibition signal to the nerve fiber is applied in such a way before and / or during the application of an electrical stimulation signal to the nerve fiber so that the electrical stimulation signal can only propagate unidirectionally along the nerve fiber.
  • the suppression of the signal propagation into the unwanted nerve fiber direction is preferably carried out with the aid of an additional electrode arrangement serving for the electrical application of the electrical stimulation signals, a separate electrode arrangement which is attached adjacent to the location of the application of the electrical stimulation signals along the nerve fiber and facing away from the propagation direction of the electrical stimulation signals.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the individual components of the implantable device, each interconnected via mostly bidirectional electrical communication paths, see interconnection arrow representations.
  • the individual communication paths can be realized in the form of wire-based or wireless connection lines, via which electrical signals for informal data transmission as well as electrical energy transmission are bidirectionally transferable.
  • the main components of the implantable arrangement relate to the implantable electrode arrangement E, the evaluation / control unit A / S, a first comparator unit K1 electrically connected to the evaluation / control unit A / S, and a first connected likewise to the evaluation / control unit A / S Function generator F1 and a both the first function generator F1 medium or directly and with the implantable electrode assembly E electrically connected, the first signal current transformer SSW1.
  • the implantable electrode arrangement E corresponds to a per se known electrode arrangement as shown in FIG. 2a, b is illustrated, which is cuff-like applied to a nerve fiber bundle, wherein for purposes of selective detection of electrical neuronal time signals preferably designed as Tripolanowski first electrode structures 3 are provided, each axially on both sides of the implanted state annular first electrode strips 5 are limited, see Fig. 2a, b ,
  • the implantable electrode assembly E provides at least one electrode for detecting the ECG signal, for example, such an ECG signal pick-up with the aid of the reference electrodes 12 according to the in FIG FIG. 2a illustrated, implantable electrode assembly possible.
  • the electrical information detected with the aid of the electrode arrangement E, both the ECG signal and the neuronal electrical time signal correlated with the blood pressure, are supplied to the evaluation / control unit A / S in a time-resolved manner for further evaluation.
  • a timer unit T is used for the time-resolved detection and transmission of the electrical signals to the evaluation / control unit A / S.
  • the mechanical pulse wave PW stimulates the baroreceptors in the aortic wall, as a result of which the baroreceptors emit frequency-coded neuronal electrical signals as a function of the strength of the pulse wave PW.
  • This synchronous stimulation of many hundreds of baroreceptors produces in total the neuronal, electrical signal which can be tapped via the cuff electrode applied around the vagus nerve.
  • this relates to the temporal offset ZV * between the stimulation and transduction of the baroreceptors and the neuronal electrical time signal ZS until it has reached the area at which the cuff electrode E is to overwrite the natural blood pressure signal.
  • This time offset ZV * is typically selected between the point P1 and a first maximum M of the neural electric time signal ZS.
  • the neural, electrical time signals ZS can appear in different ways, as a rule, they have a so-called “Mexican Hat” shape and thus consist of several "oscillations". This seems surprising at first, especially since the pulse wave signal PW is not coded by the baroreceptors in "waveform". The reason for this lies in the tripolar configuration of the first electrode arrangement.
  • the "on-chip”, natural, neuronal electrical pulse wave signal runs along the length of the vagus nerve past the three electrode structures of the first electrode arrangement in the longitudinal direction and is able to polarize them successively in terms of time. In this way, the monophasic neuronal electrical signal is converted into the multiphase, neuronal electrical time signal ZS.
  • the derived, multi-phase, neuronal, electrical time signal ZS always lies temporally between a characteristic edge rise point P1 and a flank descent point P2 of the pulse wave PW, ie within the time window T1, which corresponds to the time duration of the pulse wave PW.
  • the determination of the blood pressure correlated neural electric time signal ZS (see Fig. 3C)
  • the neuronal, electrical signals obtained with the aid of the implantable electrode arrangement are preferably subjected to coherent averaging, preferably with the ECG signal as trigger, all of which signal components undergo additional amplification which reproducibly follow the blood pressure.
  • the FIG. 3C is shown in its time-varying amplitude profile, the time offset ZV to the ECG signal (see FIG. 3A ) to investigate.
  • the blood pressure-correlated, neuronal, electrical time signal ZS obtainable with the aid of the implantable arrangement corresponds only to a relative blood pressure value, ie the electrical potentials rise and fall with the blood pressure, whereas the time signal maximum does not represent an absolute blood pressure in mmHg .
  • time signal ZS is preferably also an implantable, technical blood pressure sensor, for example, a known tipkatether, or an extracorporeal applicable blood pressure cuff.
  • the reference blood pressure sensor SB is shown as a further component, which does not necessarily have to be designed as an implantable unit.
  • the absolute blood pressure values determined with the aid of the reference blood pressure sensor SB are likewise fed to the evaluation / control unit A / S in a time-resolved manner.
  • the reference blood pressure sensor SB in data exchange clock UH.
  • the implantable electrode assembly E In order to electrically stimulate the baroreceptive nerve fibers within the nerve bundle encompassed by the implantable electrode assembly E in a manner necessary for efficient blood pressure therapy, an analysis of the ECG signal and the neuronal electrical time signal correlated with the blood pressure is required. The relevant evaluation is carried out in the evaluation / control unit A / S with the aim of determining exactly those times at which the brain expects the baroreceptive signals transmitted via the baroreceptive nerve fibers.
  • the technical electrical stimulation of the blood pressure signals transmitting nerve fibers should also coincide with the natural blood pressure signal supply with respect to timing, duration and also the time-varying signal waveform.
  • the ECG signal is monopolar as an artifact, for example via the reference electrodes 12 (see FIG.
  • the time offset ZV between the ECG signal and the natural pulse wave PW is determined in the following.
  • the time difference between the R peak of the ECG signal and a characteristic signal edge point P1 along the rising initial edge of the blood pressure wave PW serves this purpose.
  • the time offset ZV will be ⁇ 200 ms in a person with a normal pulse (65 BPM) ( Fig. 3A , see timeline in seconds).
  • the characteristic pulse duration T1 of the pulse wave PW measured by the time interval of the first signal edge point P1 and a second signal edge point P2 along the falling signal edge is given.
  • a corrected time offset ZV * which is taken into account when generating a stimulation signal.
  • the function generator F1 which is composed of a multiplicity of n individual pulses and correlated in phase and temporal amplitude course with the natural blood pressure, neuronal electrical signal SN (see FIG. 4 A) adapted stimulation signal SSI generated.
  • the natural neuronal, electrical signals Sn propagating along baroreceptive nerve fibers are identical in terms of time duration T SN , and amplitude form corresponds to the shape and pulse duration of a blood pressure pulse PW.
  • the function generator F1 modulates the amplitudes of the n individual pulses EP (in FIG. 4A If the stimulation signal SSI is composed of 13 individual pulses EP, in reality 100 to 200 individual pulses will result in a stimulation signal) and thus approximately maps the biological pressure profile detected in the stimulation signal SSI using the implantable electrode arrangement E as an enveloping function.
  • the pulse duration T1 and the maximum amplitude A max are determined within the first comparator unit K1.
  • each individual pulse EP has characteristic characteristics which are FIG. 4 B are removable.
  • each individual pulse EP has a cathodic signal part KT and an anodic signal part AT.
  • the anodic signal part AT of each individual pulse EP has an anodic amplitude in amperes E1 and an anodic pulse width E4.
  • the cathodic signal portion KT has a cathodic amplitude in ampere E2 and a cathodic pulse width E3.
  • the repetition rate E5 is measured in Hz.
  • the repetition rate E5 has to correspond to a fixed frequency, but it has been found that neuronal systems, ie neuronal nerve fibers, can be stimulated best when external electrical activations follow the natural typical pattern of neuronal activity, ie a distribution function, preferably subject to a Poisson distribution.
  • the generation of the stimulation signal SSI composed of the multiplicity n individual pulses EP preferably takes place with the first function generator F1 in such a way that the two phases of each individual pulse EP, ie the surfaces of the anodic AT and of the cathodic signal part KT are equal, since otherwise the electrode contacts, ie at least the electrode surfaces 4 of the tripolar electrode structures 3, see Fig.
  • the individual anodic and cathodic signal parts AT, KT of each individual pulse EP are generated by the first function generator F1 in the form of rectangular partial signals.
  • the modulator M1 is primarily capable of extending or smoothing the rectangular, repolarizing signal part AT with respect to the polarizing signal part KT, both signal parts AT, KT having uniform, ie equal signal strengths, in order to enable a complete repolarization of the electrode surfaces.
  • a further advantageous influence of the first modulator M1 on each of the individual individual pulses EP generated by the first function generator F1 performs a time decoupling between the cathodic signal part KT and the anodic signal part AT a time break E7 before (see FIG. 4 , lower right representation).
  • the implantable device may autonomously decide for purposes of leveling the blood pressure whether, when and in which strength and duration electrical stimulation signals SSI are applied to the at least one baroreceptive nerve fiber should be.
  • the implantable arrangement according to FIG. 1 at least one second comparator K2 ago, which is electrically connected to the evaluation / control unit A / S.
  • the second comparator arrangement K2 which may be structurally combined with the first comparator unit K1, compares at least one characteristic signal level of the blood pressure correlated neural time signal ZS with a reference signal, which is preferably stored in a lockup table LT, both with the evaluation - / control unit A / S and also connected to the comparator unit K2, and generates a characteristic difference level, based on the evaluation / control unit A / S at least the temporal amplitude course, ie determines the time-variable amplitude level of the stimulation signal SSI.
  • all stimulation parameters E1 to E7 can be variably adjusted to one another so that all individual pulse forms can be selected individually in order to assemble a stimulation signal SSI to be applied to the at least one baroreceptive nerve fiber.
  • the implantable arrangement has an acceleration sensor BS, which is preferably integrated in the implantable module, in which the evaluation / control unit A / S the first and second comparator K1, K2, the first function generator F1 and the first signal Current transformers SSW1 are summarized.
  • the acceleration sensor BS is electrically connected to the evaluation / control unit A / S and is thus able to forward the generated acceleration information to the evaluation / control unit A / S for further evaluation.
  • the at least one, preferably triaxial, acceleration or movement sensor BS can thus detect the physical activity of the respective patient, so that movement-related increases in blood pressure can be taken into account, which are recognized as such by the implantable arrangement and not to a corresponding reduction in the blood pressure lead at least one baroceptive nerve fiber.
  • extracorporeal units may be provided in an advantageous manner, such as an energy source ES, a memory module SM and a signal and power supply unit SES.
  • an energy source ES for the transmission of all electrical signals as well as for the transmission of electrical energy is the wireless induction-based signal and energy transmission technology.
  • All information that is sent to the evaluation / control unit A / S, in particular the intracorporeal detected blood pressure correlated neuronal time signals ZS and all extracorporeal information supplied can be stored in the lockup table LT and updated accordingly, so that the implantable device underlying regulatory mechanism can always rely on updated information.
  • the neuronal time signals ZS correlated by the blood pressure tapped with the aid of the electrode arrangement E which represent only relative blood pressure signals, can be calibrated with current, absolute blood pressure values that can be detected with the aid of intracorporeal or extracorporeal blood pressure measuring systems SB.
  • the implantable arrangement designed in accordance with the invention enables self-regulatory monitoring of the stimulation signals applied to the at least one baroreceptive nerve fiber, by means of the electrode arrangement E, the organic feedback of the performed Stimulation is detected, so that a so-called "closed-loop control function" is feasible.
  • a further memory area may be provided for the provision of information or signals, so that signals can also be stored as such when, for example, a state estimator / Kalman filter is used for regulation and temporally past signals to influence the manipulated variable for the control.
  • the respective upper graph shows the blood pressure along the time axis t.
  • the respective lower graph in both diagrams schematically represents the stimulation amplitude of a respective stimulation signal SSI.
  • a stimulation signal SSI having a stimulation amplitude A3
  • a depression DE that significantly reduces the blood pressure is produced. If the stimulation signal SSI is repeated with a time recurrence t1, this leads to a rapid lowering of the blood pressure until a desired blood pressure value is reached.
  • the blood pressure control mode B illustrated in the lower diagram leads to another response of the natural, physiological blood pressure control.
  • the stimulation signals SSI are activated and applied at a much lower stimulation amplitude A4 than in the case of the stimulation amplitude A3 in the regulation mode A explained above.
  • Such an insufficient stimulation signal amplitude A4 does not result in an acute dent DE in the blood pressure value.
  • the time intervals between the individual stimulation signals SSI in the case of the control mode B also chosen appropriately large (see time axis in minutes), ie much larger than in the case of the mode A, this leads to a very slow but steady blood pressure reduction, as is the blood pressure function in the case of the control mode B can be removed.
  • control mode B also referred to as the "secondary effect” in comparison with the control mode A, referred to as the “primary effect”
  • the burden on the nerve tissue as well as for the electrodes is considerably lower, in addition, the blood pressure can be adjusted carefully.
  • Both the stimulation amplitude A4 and the temporal repetition rate t2 can be selected individually for setting a desired reduced blood pressure.
  • the modus operandi designated as control mode B is preferably suitable for the treatment of chronic hypertension, whereas the control mode A, referred to as the primary effect, should be used in cases of a hypertensive crisis.
  • the implantable arrangement according to the invention is capable of switching autonomously, depending on the occurrence of certain blood pressure situations, between the two control modes during operation, i. If it is necessary to reduce blood pressure peaks as quickly as possible, the control mode A is suitable, but if slow blood pressure corrections are to be applied, control mechanism B is used. To decide which of the two control mechanisms are used, all the information currently recorded in the lock-up table and supplied to the evaluation / control unit A / S can be utilized.
  • the n individual pulses EP are composed of a cathodic and anodic signal part KT and AT, so that both polarization signal areas cancel each other completely (charge-balanced stimulation), whereby a residual polarization of the respective electrodes contributing to the stimulation should be avoided , Despite these measures, it is possible that a, albeit small, residual polarization at the electrodes can not always be ruled out, as a result of which the following stimulation single pulses may be impaired both with regard to their pulse shape and pulse strength. These unwanted effects caused by residual polarizations must be ruled out.
  • a further preferred embodiment of the implantable arrangement provides an electrode impedance measuring unit EM, see FIG. 1 which is part of the implantable module or is arranged on the carrier substrate 1 and is electrically connected to the electrode arrangement E and to the evaluation / control unit A / S.
  • the electrode impedance measuring unit EM is designed in such a way that it makes an impedance measurement between each of the n individual pulses EP at least at the electrodes of the first electrode arrangement and thus measures its polarization.
  • the electrode impedance measuring unit EM is further connected to a first depolarization unit EE1, which is also part of the implantable module or is attached to the carrier substrate 1.
  • the first depolarization unit EE1 is able, in the case of a residual polarization at individual electrodes determined by the electrode impedance measuring unit EM, to depolarize it by selectively activating the corresponding electrodes selectively by means of electrical signal application. Moreover, the first depolarizing device EE1 is not only capable of detecting and correspondingly eliminating possible residual polarizations at the electrodes involved in the stimulation between each individual pulse, but rather a corresponding polarization measurement and a corresponding active depolarization even after each individual stimulation signal SSI. As a result, all individual pulses EP can be generated freely or at least largely free of polarization effects, so that each individual stimulation signal SSI is generated under the same electrical conditions with the aid of the electrode arrangement. In this way, it can be ruled out that the stimulation signals build up a subordinate DC potential in time sequence.
  • the implantable arrangement formed in accordance with the invention provides, in a preferred embodiment, an opposite to that in FIG. 2a, b illustrated implantable electrode assembly E before a modified electrode assembly E, which in FIG. 6 which is discussed below, and which is an undesirable, but with the electrode arrangement described above possible signal propagation along the baroreceptive nerve fiber towards the heart is able to actively suppress.
  • the implantable electrode arrangement provides a third electrode arrangement 7 for inhibiting unidirectional neuronal electrical signals propagating unidirectionally along the nerve fiber bundle at the straight-cylindrical carrier substrate surface oriented in the implanted state, facing the nerve fiber bundle.
  • the third electrode assembly 7, to which reference will now be made in detail, is activated solely in conjunction with the electrical stimulation of the at least one baroreceptive nerve fiber.
  • a second function generator F2 is provided, which is also integrated in the implantable module and before and / or during the determined time window T1, see FIG. 4 , generates an electrical, so-called blocking or inhibition signal.
  • the second function generator F2 see FIG.
  • the second function generator F2 is also capable of generating individual pulses which are each composed of a polarizing and a repolarizing, rectangular partial signal. Also in this case, both partial signals neutralize each other in terms of their polarity surface, so that as far as possible no residual polarization remains on the respective electrode surfaces 9 after each individual pulse.
  • a second modulator M2 is connected between the second function generator F2 and the second signal-to-current converter SSW2, which increases and smooths a signal edge course assigned to the rectangular pulse-shaped, repolarizing partial signal AT with respect to the polarizing partial signal KT and unifies the signal strength assigned to the two component signals.
  • the measure associated with the second modulator M2 is practiced for the same reasons as explained above for the first modulator M1.
  • the second modulator M2 is also integrated in the implantable module. Also in the case of the second modulator M2 it is optionally additionally possible to separate the polarizing component signal from the repolarizing component signal by a zero signal level which can be generated in the second modulator M2 in each individual pulse. In this way, a long steeply falling signal edge between the two partial signals is avoided, which could possibly lead to irritating inhibition effects or additional stimulation of the nerve fibers under the external electrodes (so-called anodic break excitation).
  • the inhibition can be realized either by means of a so-called anodal block or by application of sinusoidal signals of frequencies in the kilohertz range, the so-called HF block.
  • the anodal block at least one of the third electrode surfaces is anodically polarized, thereby producing a voltage potential prevailing at the location of the efferent nerve fiber, by which an activating stimulation of the corresponding nerve fiber is suppressed.
  • an additional modulation by means of the second modulator M2 is not required.
  • an inhibition can be achieved by means of a high-frequency signal application in which a high-frequency electrical inhibition signal is applied to at least one selected third electrode surface, whereby the electrical signal transmission mechanisms along the efferent nerve fibers come to a standstill for a short time.
  • the third electrode assembly 7 for targeted inhibition of unidirectional, preferably in the direction of the heart, along the at least one selective baroreceptive nerve fiber propagating stimulation signals is also connected to the electrode impedance measuring unit EM to detect possible residual polarizations at the third electrode assembly 7 associated electrode surfaces 9, 8 .
  • the electrode impedance measuring unit EM detect possible residual polarizations at the third electrode assembly 7 associated electrode surfaces 9, 8 .
  • both the residual polarizations between individual pulses as well as between possible successive inhibition signals can be eliminated by means of metered electrical activation of individual electrodes.
  • a corresponding unit EMP is integrated within the implantable module. This unit monitors the inputs of the electrode and allows decoupling in case of externally evoked potential fluctuations.
  • the EMP unit has a magnetic field sensor which activates a temporary self-protection program when detecting a strong DC field.
  • FIG. 6 shows a schematic plan view of a preferably formed, implantable sleeve electrode E, on which preferably consists of polyimide carrier substrate 1, in addition to the location-selective detection of neuronal electrical signals and selective electrical stimulation of individual nerve fibers provided first electrode assembly 2 serving for inhibiting at least one selected nerve fiber third electrode arrangement 7 is applied.
  • a preferably formed, implantable sleeve electrode E on which preferably consists of polyimide carrier substrate 1, in addition to the location-selective detection of neuronal electrical signals and selective electrical stimulation of individual nerve fibers provided first electrode assembly 2 serving for inhibiting at least one selected nerve fiber third electrode arrangement 7 is applied.
  • the third electrode arrangement 7, which extends along the efferent, here to the heart H, leading to signal propagation, comprises two axially spaced third electrode strips 8, between which a third electrode structure 13 is centrally provided which consists of four third electrode surfaces 9 arranged separately from one another. All of the electrodes 8, 13 of the third electrode arrangement 2 are connected or connectable to the evaluation / control unit A / S via electrical conductor tracks L applied to or in the carrier substrate 1.
  • the electrical interconnects L can optionally have a separable connection structure V.
  • the third electrode arrangement 2 comprises optical waveguide arrangements 10 which each comprise four separate optical waveguide openings 11 distributed in the circumferential direction U.
  • the optical waveguides LI to the individual optical waveguide openings or apertures 11 extend within the carrier substrate 1 and can be combined on the proximal side with a uniform light source LQ or with separate light sources LQ different wavelengths optogenetically selectively activated stimuli and / or optically activated and selective inhibition along certain To cause nerve fibers.
  • the geometric shape and size choice of the individual electrodes ie, the first and third electrode strips 5, 8 and the first and third electrode surfaces 4, 9 can basically be made individually matched and are in particular based on the diameter of the nerve fiber bundle around which the implantable cuff electrode E can be applied.
  • the extension of the first and third electrode structures and electrode strips, and possibly the optical waveguide arrangements 10 oriented in the circumferential direction U preferably corresponds to the length of the peripheral edge of the nerve fiber bundle to be wrapped with the sleeve electrode E.
  • the axial distance of the tripolar electrode arrangement should preferably be adapted to the diameter and the resulting distance of the so-called Ranvier Schnürringe in myelinated nerve fibers of the nerve fibers to be excited.
  • the electrodes are shown as rectangular electrode surfaces. In an advantageous manner, in particular for the purpose of avoiding field line densifications occurring at electrode rectangular edges, it is advisable to form the electrode surfaces at least with rounded corners.
  • the total axial extension of the entire cuff electrode E should be adapted to the intracorporeal size ratios of the respective nerve fiber bundle and typically should not exceed 4 cm.
  • the reference electrode surfaces 12, which are attached to the back of the carrier substrate 1, are used for detecting the ECG signal and, if necessary, the intracorporeal detectable noise level.
  • the carrier substrate 1 has at least one, preferably two or three openings 14 reinforced by metal ring structures, which serve for fastening the implanted electrode arrangement CF to the nerve fiber bundle.
  • the attachment takes place with the aid of a surgical thread which is threaded at least once through the openings 14 and in which the tissue surrounding the nerve fiber bundle is sutured.
  • the carrier substrate 1 adjoining the carrier substrate area 1B is in Style of a flat flag laterally from the nerve fiber bundle and protrudes into the surrounding tissue.
  • the metal ring structures 14 are intended to help mechanically secure the fastening forces acting along the surgical thread and to prevent drastic damage to the support substrate.
  • the third electrode arrangement 7 is to be arranged on the side H leading to the heart along the nerve fiber bundle.
  • the first, the selective detection and selective stimulation of localized nerve fibers serving electrode assembly 2 is attached along the nerve fiber bundle brain side G.
  • the first and third electrode strips 5, 8 and the first and third electrode surfaces 4, 9 are vapor-deposited or sputtered onto the carrier substrate, galvanic amplification is conceivable. Laser structuring of thin metal foils is also possible as a technology.
  • the electrode strips For permanent joining, in particular of the first and third electrode strips 5, 8 to the carrier substrate 1, the electrode strips have local openings 15, see Figure 7a through which at least partially the polymer material of the carrier substrate 1 passes or protrudes.
  • the electrode surface 16 of each of the first and third electrode strips 5, 8 are otherwise arranged flush with the carrier substrate upper side 1 'and contact the surface of the nerve fiber bundle directly.
  • the electrode strips 5, 8 each have a metallic base plate 17, which provides an upper side 18 and a lower side 19. Integral with the upper side 18 of the base plate 17 are distributed over the upper side 18, preferably over the entire upper surface, orthogonal raised structural elements 20 are provided, preferably in the form of columnar, ribbed, web or sleeve-like extensions, over one of the carrier substrate surface 1 '. facing surface region 21, which can come in direct contact with the epineurium of the nerve fiber bundle.
  • an adhesive layer 22 is advantageously at least between the bottom 19 and the base plate 17 surrounding Polymer material of the carrier substrate 1 is provided.
  • the adhesion promoter layer 22 can also be applied on the upper side 18.
  • Particularly suitable primer layers consist of silicon carbide (SiC) and diamond like carbon (DLC).
  • the electrode strips 5, 8 are made of iridium oxide, which is one of the materials with one of the highest charge transfer capacities.
  • FIG. 7c shows the longitudinal section through a structural element 20 having an orthogonal to the top 18 of the metallic base plate 17 oriented longitudinal extent LA, along which the structural element 20 at least a second surface portion 23 provides, which is oriented parallel to the top 18 of the metallic base plate 17 and on which Adhesive layer 22 or a bonding agent layer assembly 22 'is applied.
  • the second surface region 23 is spaced from the first surface region 18 and completely surrounded by the biocompatible polymer separated by the adhesion promoter layer (22) and the adhesion promoter layer arrangement (22 ').
  • the second surface area is as from the FIG.
  • the number and arrangement of the individual structural elements 20 can be chosen arbitrarily, but are preferably geometrically ordered constellations KO, such as. Square, pentagonal, hexagonal or higher order arrangement pattern, as is known from FIG. 7b can be seen.
  • geometrically ordered constellations KO such as. Square, pentagonal, hexagonal or higher order arrangement pattern, as is known from FIG. 7b can be seen.
  • FIGS. 8a to f a cuff M which partially encloses the carrier substrate 1 of the implantable cuff electrode CE is shown Area of the carrier substrate 1 both at its lower and upper side, which adjoins directly to the carrier substrate area 1B and in contrast to the carrier substrate area 1B is not self-linearly deformed in the way of a material-inherent mechanical bias and in this way flush with the epineurium of the nerve fiber bundle in implanted state is brought into abutment.
  • the sleeve M serves primarily for improved handling of the implantable sleeve electrode CE, which requires particularly careful handling by the surgeon on account of its very low carrier substrate thickness and the filigree electrode arrangements applied to the carrier substrate surface.
  • the sleeve M is preferably formed in one piece and has a sleeve lower part Mu and a sleeve upper part Mo, both of which are hingedly connected via a living hinge hinge 25, see FIGS. 8b and 8c ,
  • the sleeve bottom part Mu has a recess 26 embedding the carrier substrate 1 into which the carrier substrate 1 can be inserted.
  • the lower sleeve part Mu comprises the carrier substrate 1 in the FIG. 8b removable, framing manner, that is, the lower sleeve part MU protrudes laterally below the carrier substrate 1.
  • the sleeve upper part Mo connected in one piece with the sleeve bottom part Mu via the hinge joint 25 is adapted in shape and size to the sleeve bottom part Mu and likewise has the recess bottom 27 embedding the carrier substrate 1, like the sleeve bottom part Mu, so that in the closed state of the sleeve M the carrier substrate 1 in the in FIG. 8a hermetically, wherein only the carrier substrate region 1B protrudes from the sleeve M.
  • the cuff M also serves in particular for improved fixation of the cuff electrode CE relative to the nerve fiber bundle.
  • the sleeve upper and lower sides Mo, Mu each provide attachment openings 14 ', see Fig. 8a, b . d that coincide with the introduced within the carrier substrate 1 mounting holes 14 in the collapsed state of the sleeve M are. In this way it is possible to guide a surgical suture 28 through the apertures 14, 14 'of the cuff electrode CE encompassed by the cuff M. In this way, the metal ring encased mounting opening 14 of the sleeve electrode CE can be relieved by the introduced within the sleeve M mounting opening 14 '.
  • the sleeve M is made of a stable plastic material, for example of parylene.
  • the Mo and Mu can also consist of a polymer hybrid (eg, parylene (inside) and silicone rubber outside). This hybrid has the advantage that the stability of the parylene is combined with the tear strength of the silicone.
  • the attachment openings 14 'inside the sleeve M are made reinforced by appropriate material thickening.
  • opening windows 29 are introduced, which ensure free access to the reference electrode surfaces 12.
  • FIG. 8e a cross-section through this is represented by the carrier substrate 1 encompassed by the sleeve M, on the upper side of which reference electrode surfaces 12 are introduced, which remain freely accessible through the opening windows 29 introduced inside the sleeve upper part Mo.
  • the opening windows 29 comprise the reference electrode surfaces 12 with a sloping boundary edge 29 ', so that it is ensured that the reference electrode surfaces 29 can come into body contact with the surrounding tissue over the entire surface.
  • interlocking structures V are arranged between the cuff top and bottom parts Mo, Mu, which consist, for example, of a pin 30 and a recess 31 arranged opposite one another, see FIGS. 8c and f.
  • the pins 30 are subjected to force in the corresponding recess 31, in which the pin 31 is held by friction, permanently.
  • the closed state a locking structure V illustrated.
  • the pin 30 mounted on the sleeve top Mo protrudes through a corresponding opening introduced in the carrier substrate 1 and terminates at the end within the recess 31 of the sleeve base Mu.
  • alternative embodiments for the locking structures are conceivable, for example in the form of suitably designed locking mechanisms.
  • FIG. 9 another embodiment is illustrated, which facilitates facilitated implantation of the solution formed according to the sleeve electrode CE.
  • a fluid channel system 32 is incorporated, which is completely covered by the carrier substrate 1.
  • the fluid channel system 32 extends substantially in the region of the carrier substrate region 1B, which assumes the shape of a graduated cylinder due to a material-inherent bias without external force by means of an autonomous self-winding. If, on the other hand, the fluid channel system 32 is filled with a fluid, preferably water, then the water pressure forming along the fluid channel system 32 can just clamp the carrier substrate region 1b against the material-inherent winding forces.
  • the fluid channel system 32 has in the circumferential direction of the lateral surface of the self-forming graduated cylinder extending fluid channel branches 33, which force the required extension of the carrier substrate area 1B in the filled state.
  • At least two channel openings 34 are provided within the carrier substrate 1, whose size and arrangement are dimensioned such that they fluid-tight at inlet and outlet openings of extending within the sleeve M Fluidzu- or discharges 35, 36 open.
  • the inlet and outlet lines 35, 36 running inside the cuff M are fluidically connected to a fluid control system 37, which can be actuated by an operator.
  • the fluid channel system 32 is filled with a fluid, whereby the carrier substrate region 1B is stretched.
  • the emptying of the fluid channel system 32 is performed by the surgeon, whereby the carrier substrate area 1B automatically wraps around the nerve fiber bundle.
  • the cuff electrode CE is fixed to the surrounding tissue with a suture thread through the attachment holes 14 'provided in the cuff.
  • the channel openings 34 are provided with metallized contacts, via which an electrical voltage along the leads 35, 36 for deployment of the implantable electrode assembly CE via a correspondingly modified controller 37 can be applied until the electrode is finally placed.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf eine implantierbare Anordnung zur ortsselektiven Erfassung neuronaler elektrischer Signale, die sich längs wenigstens einer in einem Nervenfaserbündel enthaltenden Nervenfaser ausbreiten, sowie zur selektiven elektrischen Stimulation der wenigstens einen Nervenfaser. Die implantierbare Anordnung umfasst eine um ein Nervenfaserbündel manschettenartig anlegbare, implantierbare Elektrodenanordnung, mit der innerhalb des Nervenfaserbündels selektierte Nervenfasern mit elektrischen Signalen beaufschlagbar sind. Die elektrische Stimulation erfolgt insbesondere zur gezielten Beeinflussung des Blutdruckes in einem tierischen oder menschlichen Patienten.The invention relates to an implantable device for the location-selective detection of neuronal electrical signals that propagate along at least one nerve fiber contained in a nerve fiber bundle, as well as for the selective electrical stimulation of the at least one nerve fiber. The implantable arrangement comprises an implantable electrode arrangement, which can be placed around a nerve fiber bundle in a sleeve-like manner, with which electrical fibers selected within the nerve fiber bundle can be acted upon by nerve fibers. The electrical stimulation takes place in particular for the targeted influencing of the blood pressure in an animal or human patient.

Stand der TechnikState of the art

Die arterielle Hypertonie ist eine weltweit verbreitete, typische Zivilisationskrankheit, die das Leben von Millionen Patienten bedroht und gleichzeitig im hohen Maße die Gesundheitssysteme belastet. Bisher bekannte therapeutische Maßnahmen gründen auf der Verabreichung blutdrucksenkender Arzneimittel, wie bspw. ACE-Hemmer, Betablocker etc., diese weisen jedoch neben der erwünschten blutdrucksenkenden Wirkung beachtliche Nebenwirkungen auf, wie bspw. Bradykardie, Herzinsuffizienz, Asthmaanfälle etc. auf. Hinzukommt, dass trotz der Entwicklung neuer blutdrucksenkender Medikamente bei bis zu 30% aller Patienten bei entsprechender Medikation kein adäquater Zielblutdruck erreicht werden kann, siehe Beitrag von H. R. Black, et al., "Principal results of the controlled onset Verapamil investigation of cardiovascular end points (Convince), TRIAL. Jama, 289 (16), S. 2073 - 2082), 2003 .Arterial hypertension is a common, common lifestyle disease that threatens the lives of millions of patients and at the same time severely affects health systems. Previously known therapeutic measures are based on the administration of antihypertensive drugs, such as. ACE inhibitors, beta-blockers, etc., but these have in addition to the desired antihypertensive effect considerable side effects, such as bradycardia, heart failure, asthma attacks, etc. on. In addition, despite the development of new antihypertensive drugs in up to 30% of all patients with appropriate medication no adequate target blood pressure can be achieved, see article by HR Black, et al., "Principal results of the controlled onset Verapamil investigation of cardiovascular end points (Convince), TRIAL. Jama, 289 (16), pp. 2073-2082), 2003 ,

Einen anderen therapeutischen Ansatz zur Begegnung von Bluthochdruck verfolgt eine Studie seitens der Anmelderin, die in dem Artikel von Dennis T. T. Plachta, Oscar Cota, Thomas Stieglitz, Mortimer Gierthmuehlen, "Selektive Ableitung und Stimulation für ein blutdrucksenkendes Implantat unter Verwendung von Vielkanal-Cuff-Elektroden", tm - Technisches Messen, 2013, Vol.80 (5), pp.163-172 publiziert worden ist. Die anhand von an Ratten durchgeführten Tierversuchen gewonnenen Erkenntnisse begründen die Möglichkeit mittels einer an einem Nervenfaserbündelabschnitt des Nervus Vagus implantierten Elektrodenanordnung neuronale elektrische Signale ortsaufgelöst aus dem Nervenfaserbündelabschnitt zu detektieren sowie elektrische Signale an selektierte Nervenfasern zu deren Stimulierung zu Zwecken einer technisch initiierten Blutdruckreduzierung zu applizieren. Eine derartige Vagusnervstimulation besitzt somit grundsätzlich das Potential als Alternative zur Behandlung des therapierefraktären Blutdruckes etabliert zu werden.Another therapeutic approach to the encounter of hypertension pursued by a study by the applicant, in the article of Dennis TT Plachta, Oscar Cota, Thomas Stieglitz, Mortimer Gierthmuehlen, "Selective Discharge and Stimulation for a Hypertensive Implant Using Multichannel Cuff Electrodes", tm - Technisches Messen, 2013, Vol.80 (5), pp.163- 172 has been published. The findings obtained on the basis of animal experiments carried out on rats establish the possibility of detecting neuronal electrical signals spatially resolved from the nerve fiber bundle section by means of an electrode arrangement implanted on a nerve fiber bundle section of the vagus nerve and applying electrical signals to selected nerve fibers to stimulate them for the purpose of technically initiated blood pressure reduction. Such a vagus nerve stimulation thus basically has the potential to be established as an alternative to the treatment of refractory blood pressure.

Das Konzept der selektiven Vagusnervstimulation stützt sich auf Erfahrungen der seit vielen Jahren angewandten und etablierten neuromodulatorischen Therapie schwerer Formen der Epilepsie, bei der der Vagusnerv mit Hilfe einer implantierten Elektrodenanordnung gesamtheitlich elektrisch stimuliert wird, um bei sich anbahnenden epileptischen Anfällen zumindest deren Ausmaß in Hinblick auf Stärke und zeitliche Dauer abzumildern, siehe hierzu F. Sidiqui, et al., "Cumulative effect of Vagus nerve stimulators on intractable seizures observed over a period of 3 years", Epilepsy and Behavior, 18(3), S. 299 - 302, 2010 sowie T. Stieglitz, "Neuroprothetik und Neuromodulation - Forschungsansätze und klinische Praxis bei Therapie und Rehabilitation", Bundesgesundheitsblatt - Gesundheitsforschung - Gesundheitsschutz, 53(8), S. 783 - 790, 2010 .The concept of selective vagus nerve stimulation is based on the experience of many years of established and established neuromodulatory therapy of severe forms of epilepsy, in which the vagus nerve is electrically stimulated with the help of an implanted electrode assembly to at least their extent in terms of strength in epileptic seizures and to mitigate their duration, see F. Sidiqui, et al., "Cumulative Effect of Vagic Nerve Stimulators on Intractable Seizures Observed over a Period of 3 Years," Epilepsy and Behavior, 18 (3), pp. 299-302, 2010 such as T. Stieglitz, "Neuroprosthetics and Neuromodulation - Research Approaches and Clinical Practice in Therapy and Rehabilitation", Bundesgesundheitsblatt - Health Research - Health Protection, 53 (8), pp. 783 - 790, 2010 ,

Im Gegensatz dazu gilt es zur chronischen Behandlung von Hypertonie die blutdruckrelevanten Fasern messtechnisch zunächst zu lokalisieren um sie anschließend in geeigneter Weise selektiv elektrisch zu stimulieren. Um den Vagusnerv durch die implantive Maßnahme der Applikation einer Elektrodenanordnung möglichst zu schonen und das Epineurium des Vagusnervs möglichst nicht zu irritieren, wird in dem zitierten Beitrag von Dennis T. T. Plachta et al. der Einsatz einer sog. Cuff-Elektrode vorgeschlagen, die extraneural am Vagusnerv anbringbar ist. Dies hat den Vorteil einer relativ leichten Positionierung der Cuff-Elektrode längs des Vagusnerves und ermöglicht darüber hinaus einen geringfügig invasiv und daher schonend und schnell durchzuführenden chirurgischen Eingriff am Patienten.In contrast, for the chronic treatment of hypertension, the blood pressure-relevant fibers must first be measured by localizing them subsequently suitably selectively electrically stimulated. In order to protect the vagus nerve as much as possible by the implantation of the application of an electrode arrangement and as far as possible not to irritate the epineurium of the vagus nerve, in the cited paper by Dennis TT Plachta et al. proposed the use of a so-called. Cuff electrode which is extraneurally attachable to the vagus nerve. This has the advantage of a relatively easy positioning of the cuff electrode along the vagus nerve and also allows a slightly invasive and therefore gentle and easy to perform surgical intervention on the patient.

Für die natürliche Blutdruckregelung dient der Baroreflex, der einen homöostatischen, selbstregulierenden Mechanismus darstellt und bei einem erhöhten Blutdruck reflektorisch unterschiedliche Effektoren aktiviert. U.a. wird hierbei die Herzfrequenz abgesenkt, aber auch die arteriellen Gefäße werden geweitet, um damit den Blutdruck zu senken. Im Falle eines niedrigen Blutdruckes wird der Baroreflex unterdrückt, wodurch die Herzfrequenz steigt und Blutgefäße verengt werden damit der Blutdruck wieder steigt. Die sensorischen Eingänge für den Baroreflex stellen sog. Barorezeptoren dar, die sich unter anderem in den Wänden des Aortenbogens befinden. Von dort ziehen die Blutdruckinformationen monosynaptisch längs der blutdruckrelevanten Nervenfasern, im Folgenden als barorezeptive Fasern bezeichnet, in den Hirnstamm. Beim Überschreiten eines Schwellenwertes für den Blutdruck löst der Baroreflex eine Inhibition sympathischer Nervenfasern aus, was zu einer unmittelbaren Absenkung des Blutdruckes führt. Mit Hilfe der unter Bezugnahme auf Figuren 2a, b dargestellten Manschettenelektrode, die in der englischsprachigen Literatur häufig als Cuff-Elektrode bezeichnet wird, ist es möglich, diesen Baroreflexmechanismus zu nutzen, indem die den Hirnstamm zugeführten Druckinformationen selektiv detektiert und gleichfalls selektiv "überschrieben" werden, um den Hirnstamm auf diese Weise eine wesentlich erhöhte Blutdrucksituation zu suggerieren, wodurch eine natürliche signifikante Blutdruckabsenkung initiiert wird.For natural blood pressure control is the Baroreflex, which represents a homeostatic, self-regulating mechanism and activates reflectorically different effectors with an increased blood pressure. Among other things, the heart rate is lowered, but also the arterial vessels are widened in order to lower the blood pressure. In the case of low blood pressure, the baroreflex is suppressed, increasing heart rate and narrowing blood vessels to increase blood pressure. The sensory inputs for the baroreflex represent so-called baroreceptors, which are located, inter alia, in the walls of the aortic arch. From there, the blood pressure information draw monosynaptically along the blood pressure-relevant nerve fibers, hereinafter referred to as baroreceptive fibers, in the brainstem. When a blood pressure threshold is exceeded, the baroreflex induces an inhibition of sympathetic nerve fibers, resulting in an immediate lowering of blood pressure. With the help of referring to FIGS. 2a, b It is possible to use this baroreflex mechanism by selectively detecting and also "overwriting" the pressure information supplied to the brain stem so as to substantially increase the brainstem in this way To suggest a blood pressure lowering, which initiates a natural significant lowering of blood pressure.

Figur 2a zeigt die bekannte Manschettenelektrode E in einer flächigen Draufsicht in einem planar entfalteten Zustand. Figur 2b zeigt die Manschettenelektrode E im implantierten Zustand, in dem Bereiche B1, B2 der Manschettenelektrode E zu Zwecken einer raumsparenden Form aufeinander gefaltet sind und darüber hinaus ein mit einer ersten Elektrodenanordnung 2 versehener Trägersubstratbereich 1B der Manschettenelektrode E manschettenartig einen Bereich eines Nervenfaserbündels NFB umfasst. FIG. 2a shows the known sleeve electrode E in a planar plan view in a planar unfolded state. FIG. 2b shows the cuff electrode E in the implanted state in which areas B1, B2 of the cuff electrode E are folded on each other for a space-saving form and moreover a carrier substrate area 1B of the cuff electrode E provided with a first electrode arrangement 2 comprises a region of a nerve fiber bundle NFB.

Die Manschettenelektrode E besteht aus einem flexiblen, biokompatiblen Trägersubstrat 1, das in der realisierten Ausführungsform eine ca. 11 µm dicke Polyimid-Folie ist, an deren der Zeichenebene in Figur 2a zugewandten Trägersubstratoberseite zu Zwecken der ortsaufgelösten Erfassung neuronaler elektrischer Signale sowie auch zur selektiven elektrischen Stimulation einzelner im Nervenfaserbündel NFB verlaufender Nervenfasern NF eine aus einer Vielzahl einzelner Elektroden zusammengesetzte erste Elektrodenanordnung 2 aufgebracht ist. Die einzelnen Elektroden der ersten Elektrodenanordnung 2 gelangen in unmittelbaren Oberflächenkontakt mit dem Epineurium EPI des Nervenfaserbündels NFB, da sich das Trägersubstrat 1 im Trägersubstratbereich 1B durch entsprechende Einprägung einer mechanischen Folienvorspannung selbständig unter Ausbildung einer dem Nervenfaserbünde NFB zugewandt orientierten geradzylinderförmigen Trägersubstratoberfläche 1' aufrollt, wie dies in Figur 2b ersichtlich ist. So nehmen die einzelnen Elektroden der ersten Elektrodenanordnung 2 eine in Umfangsrichtung U um das Nervenfaserbündel NFB gebogene ringförmige Raumform an.The sleeve electrode E consists of a flexible, biocompatible carrier substrate 1, which is in the realized embodiment, an approximately 11 micron thick polyimide film, at whose the plane in FIG. 2a facing carrier substrate top side for the purpose of spatially resolved detection of neuronal electrical signals as well as for the selective electrical stimulation of individual in the nerve fiber bundle NFB extending nerve fibers NF a composed of a plurality of individual electrodes first electrode assembly 2 is applied. The individual electrodes of the first electrode arrangement 2 come into direct surface contact with the epineurium EPI of the nerve fiber bundle NFB, since the carrier substrate 1 unrolls itself in the carrier substrate region 1B by corresponding impressing of a mechanical foil prestress to form a straight-cylindrical carrier substrate surface 1 'oriented toward the nerve fiber bundle NFB, as this in FIG. 2b is apparent. Thus, the individual electrodes of the first electrode arrangement 2 assume an annular space shape bent in the circumferential direction U around the nerve fiber bundle NFB.

Sowohl zur ortsselektiven Erfassung neuronaler elektrischer Signale als auch zur selektiven elektrischen Stimulation wenigstens einer Nervenfaser NF dienen drei axial jeweils gleich zueinander beabstandet angeordnete, erste Elektrodenstrukturen 3, die in Umfangsrichtung U wenigstens zwei, im illustrierten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2a, b jeweils acht erste Elektrodenflächen 4 umfassen. Die jeweils acht einer ersten Elektrodenstruktur 3 zugehörigen ersten Elektrodenflächen 4 sind in Umfangsrichtung U gleich verteilt, d. h. in 45° Winkelabständen, angeordnet. Dies ermöglicht eine achtfache, in Umfangsrichtung unterteilte Ortsselektivität zur ortsselektiven Erfassung neuronaler elektrischer Signale aus dem zu untersuchenden Nervenfaserbündel NFB. Die jeweils axial beidseitig neben den drei ersten Elektrodenstrukturen 3 angeordneten ersten Elektrodenstreifen 5, die das Nervenfaserbündel NFB vollständig ringförmig umfassen, dienen im Falle der ortsselektiven Erfassung neuronaler elektrischer Signale als Massepotential; gilt es hingegen selektiv ausgewählte Nervenfasern NF innerhalb des Nervenfaserbündels NFB elektrisch zu stimulieren, so dienen diese ersten Elektrodenstreifen 5 jeweils als Anode bzw. als Gegenpolarität.Both for location-selective detection of neuronal electrical signals as well as for the selective electrical stimulation of at least one nerve fiber NF serve three axially equally spaced from each other arranged first electrode structures 3, in the circumferential direction U at least two, in the illustrated embodiment according to FIG. 2a, b each eight first electrode surfaces 4 include. The respective eight first electrode surfaces 4 belonging to a first electrode structure 3 are equally distributed in the circumferential direction U, ie arranged at 45 ° angular intervals. This allows an eightfold, in the circumferential direction divided site selectivity for the location-selective detection of neuronal electrical signals from the nerve fiber bundle NFB to be examined. The first electrode strips 5 which are arranged axially on both sides next to the three first electrode structures 3 and which completely surround the nerve fiber bundle NFB, serve as ground potential in the case of the locally selective detection of neuronal electrical signals; If, on the other hand, it is intended to electrically stimulate selectively selected nerve fibers NF within the nerve fiber bundle NFB, these first electrode strips 5 each serve as anode or as opposite polarity.

Die Dreifach- bzw. Tripol-Anordnung der jeweils ersten Elektrodenstrukturen 3, über deren jeweils erste Elektrodenflächen 4 monopolar neuronale elektrische Signale erfasst bzw. elektrische Signale zu Zwecken der ortsselektiven Stimulation abgegeben werden können, ermöglicht es Impedanzänderungen aufgrund von Gewebewachstum an den metallischen Elektrodenflächen 4 festzustellen und auswertetechnisch zu eliminieren, zum anderen können blutdruckrelevante neuronale Signale, die mit einem leichten zeitlichen Versatz durch die Tripolanordnung axial längs einer entsprechenden Nervenfaser NF laufen, mittels geeigneter tripolarer Verstärkung detektiert werden. Neben den vorstehend bezeichneten ersten Elektrodenstrukturen 3 sowie ersten, jeweils eine Ringform annehmenden Elektrodenstreifen 5, die allesamt an der in Figur 2a der Zeichenebene zugewandten Trägersubstratoberfläche 1' aufgebracht sind und über entsprechend elektrische Leitbahnen L proximalseitig an Verbindungsstrukturen V enden, befindet sich rückseitig am Trägersubstrat 1 eine zweite Elektrodenanordnung in Form von Referenzelektroden 12, die zum einen zur Erfassung des intrakorporalen elektrischen Hintergrundmassensignals bzw. Rauschniveaus dienen, das der Signalauswertung zugrunde gelegt wird, zum anderen die Möglichkeit eröffnen, EKG-Signale mit Hilfe der Manschettenelektrode E zu erfassen. Die als Manschettenelektrode E implantierbare Elektrodenanordnung ist über die elektrischen Verbindungsstrukturen V mit einem hermetisch gekapselten Signaldetektor und -generator 6 verbindbar, der ebenfalls als Implantat ausgebildet ist.The triple or tripole arrangement of the respective first electrode structures 3, via whose respective first electrode surfaces 4 monopolar neuronal electrical signals detected or electrical signals can be delivered for the purpose of site-selective stimulation allows to detect impedance changes due to tissue growth on the metallic electrode surfaces 4 On the other hand, blood pressure-relevant neuronal signals which run axially along a corresponding nerve fiber NF with a slight time offset through the tripole arrangement can be detected by means of suitable tripolar amplification. In addition to the above-described first electrode structures 3 and first, each taking a ring shape accepting electrode strips 5, all of which at the in FIG. 2a On the back of the carrier substrate 1, a second electrode arrangement in the form of reference electrodes 12, which serve for detecting the intracorporeal electrical background mass signal or Rauschniveaus, located on the back of the carrier substrate 1 is located on the back of the support substrate 1 On the other hand, open up the possibility to detect ECG signals using the sleeve electrode E. The electrode assembly which can be implanted as a sleeve electrode E can be connected via the electrical connection structures V to a hermetically sealed signal detector and generator 6, which is likewise designed as an implant.

Mit der bekannten implantierbaren Elektrodenanordnung konnte im Rahmen von Tierversuchen an Ratten gezeigt werden, dass mit Hilfe der gleichverteilt um das Nervenfaserbündel NFB tripolar angeordneten, insgesamt 24 ersten Elektrodenflächen Blutdruck korrelierte, neuronale elektrische Zeitsignale, im Folgenden als barorezeptive Signale bezeichnet, erfasst werden können, die darüber hinaus hinsichtlich ihrer in Umfangsrichtung abhängigen Signalpegel zur Ortung der barorezeptiven Nervenfasern dienen. Die Stimulation erfolgte tripolar jeweils mit jener Elektrodenfläche 4 oder jenen Elektrodenflächen 4 der mittig angeordneten ersten Elektrodenstruktur 3 der Tripol-Anordnung, über die bei der Detektion der jeweils größte Signalpegel unter den barorezeptiven Signalen erfasst wurde. Es konnte gezeigt werden, dass durch selektive Stimulation barorezeptiver Nervenfasern der Blutdruck zuverlässig deutlich gesenkt werden kann, wobei sich lediglich eine sehr schwache Bradykardie (Pulsreduzierung unter 60 Schläge pro Minute) sowie eine kaum nennenswerte Bradypnoe (Reduzierung der Atmung unter 20 Atemzüge pro Minute) einstellten.With the known implantable electrode arrangement could be shown in animal experiments on rats that with the help of equally distributed around the nerve fiber bundle NFB tripolar arranged a total of 24 first electrode surfaces blood pressure correlated, neuronal electrical time signals, hereinafter referred to as baroreceptive signals, can be detected moreover, with respect to their circumferentially dependent signal levels to locate the baroreceptive nerve fibers. The stimulation was tripolar in each case with that electrode surface 4 or those electrode surfaces 4 of the centrally arranged first electrode structure 3 of the tripole arrangement, was detected by the detection of the respective largest signal level among the barorezeptiven signals. It could be shown that by selective stimulation of baroreceptive nerve fibers, the blood pressure can be reliably reduced significantly, with only a very weak bradycardia (pulse reduction below 60 beats per minute) and a barely significant bradypnea (reduction of breathing under 20 breaths per minute) occurred ,

Zur selektiven elektrischen Stimulation der barorezeptiven Nervenfasern wurden elektrische Stimulationssignale unter Zugrundelegung einer bestimmten Kombination an fest vorgegebenen Stimulationsparametern an die jeweils selektierten Elektrodenflächen 4 der mittig angeordneten Elektrodenstruktur appliziert. Hierbei wurden die Stimulationssignale in Form von elektrischen Stimulationsereignissen in frei wählbaren Intervallen an die selektierten Nervenfasern appliziert, bspw. wurde alle 20 Sekunde ein aus 100 Einzelpulsen zusammengesetzter elektrischer Stimulus über die jeweils selektierte(n) Elektrodenfläche(n) an das Nervenfaserbündel appliziert. Jeder Einzelpuls besaß dabei eine Stimulationspulsdauer von 0,6 ms mit einer anodischen und kathodischen Stimulationsamplitude von jeweils 0,8 mA, wodurch eine Elektrodenpolarisierung ermöglicht wird. Mit einer Wiederholrate der Einzelpulse, der sogenannten Stimulationsfrequenz, von 40 Hz betrug die Gesamtdauer eines einzelnen, elektrischen Stimulus, 100 x 25 ms, somit 2,5 Sekunden. Bei den durchgeführten Stimulationsversuchen an Ratten wurden unterschiedliche, jeweils fest vorgegebene Stimulationsparameter verwendet, nämlich jeweils eine Stimulationsfrequenz von 30 bis 50 Hz, eine Stimulationspulsdauer von 0,1 ms bis 0,5 ms sowie eine Stimulationsamplitude von 0,3 mA bis 1,5 mA.For selective electrical stimulation of the baroreceptive nerve fibers, electrical stimulation signals were applied to the respectively selected electrode surfaces 4 of the centrally arranged electrode structure on the basis of a specific combination of fixed stimulation parameters. In this case, the stimulation signals in the form of electrical stimulation events were applied to the selected nerve fibers at freely selectable intervals, for example. An electrical stimulus composed of 100 individual pulses was applied to the nerve fiber bundle via the respectively selected electrode surface (s) every 20 seconds. Each individual pulse had a stimulation pulse duration of 0.6 ms with an anodic and cathodal stimulation amplitude of 0.8 mA each, which allows electrode polarization. With a repetition rate of the individual pulses, the so-called stimulation frequency, of 40 Hz, the total duration of a single electrical stimulus was 100 × 25 ms, thus 2.5 seconds. In the stimulation experiments performed on rats different fixed stimulation parameters were used. namely a stimulation frequency of 30 to 50 Hz, a stimulation pulse duration of 0.1 ms to 0.5 ms and a stimulation amplitude of 0.3 mA to 1.5 mA.

Gleichwohl die im Rahmen der bisherigen Tierversuche gewonnenen Erkenntnisse in Hinblick auf die Beeinflussung des Blutdruckes durch selektive elektrische Stimulation barorezeptiver Nervenfasern vielversprechend erscheinen, sind zumindest die quantitativen Zusammenhänge zwischen dem elektrischen Stimulationsereignis und der biologischen Antwort in Form einer auf der Grundlage organischer Regelungsmechanismen initiierte Blutdrucksenkung noch weitgehend unverstanden. Insbesondere bei größeren Tieren, als die bisher in den Tierversuchen eingesetzten Ratten, oder gar beim Menschen, gilt es mit einem größeren Maß an Vorbestimmtheit regulative Stimulationen vorzunehmen, deren organisch herbeigeführtes Regelungsergebnis in einem quantitativ determinierten Toleranzbereich zu liegen kommen soll.Although the findings obtained in the context of previous animal experiments with regard to influencing the blood pressure by selective electrical stimulation of baroreceptive nerve fibers appear promising, at least the quantitative relationships between the electrical stimulation event and the biological response in the form of an on the basis of organic regulatory mechanisms initiated blood pressure reduction still largely understood. Particularly in the case of larger animals than the rats hitherto used in animal experiments, or even in humans, it is necessary to carry out regulative stimulations with a greater degree of predetermination, the organically induced regulation result of which should come within a quantitatively determined tolerance range.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine implantierbare Anordnung zur ortsselektiven Erfassung neuronaler elektrischer Signale, die sich längs wenigstens einer in einem Nervenfaserbündel enthaltenen Nervenfasern ausbreiten, sowie zur selektiven elektrischen Stimulation wenigstens einer Nervenfaser mit einer vorstehend erläuterten Elektrodenanordnung derart weiterzubilden, so dass die stimulative Einflussnahme auf bestimmte Bereiche des vegetativen Nervensystems, insbesondere auf den Vagusnerv zu Zwecken der Blutdruckbeeinflussung mit einer signifikant größeren Präzision vorgenommen werden kann. Gilt es entsprechende regulative Maßnahmen an größeren Lebewesen als Ratten, vor allem an Menschen, vorzunehmen, so muss sichergestellt sein, dass sich der angestrebte neuronale, physiologische und/oder organische Zustand zumindest innerhalb eines absehbar quantifizierbaren Toleranzbereiches einstellt. Sämtliche hierzu erforderlichen Maßnahmen sollen zudem unerwünschte biologische Nebenwirkungen ausschließen. Grundsätzlich soll die Anordnung neben der angestrebten Blutdruckbeeinflussung alternativ oder in Kombination auch für beliebig andere vegetative aber auch sensomotorische Zustandsgrößen zum Zwecke einer zielgerichteten Einflussnahme fähig sein.The object of the invention is to develop an implantable arrangement for the location-selective detection of neuronal electrical signals propagating along at least one nerve fiber contained in a nerve fiber bundle, as well as for the selective electrical stimulation of at least one nerve fiber with an electrode arrangement as described above, so that the stimulative influence on certain areas of the autonomic nervous system, in particular on the vagus nerve for purposes of influencing blood pressure with a significantly greater precision can be made. If appropriate regulatory measures are to be applied to larger organisms than rats, especially humans, it must be ensured that the desired neuronal, physiological and / or organic condition sets in at least within a foreseeable quantifiable tolerance range. All necessary measures should also exclude unwanted biological side effects. Basically, the arrangement should be next to the desired Be able to influence blood pressure alternatively or in combination also for any other vegetative but also sensorimotor state variables for the purpose of a purposeful influence.

Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Den Lösungsgedanken in vorteilhafter Weiser weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der weiteren Beschreibung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele zu entnehmen.The solution of the problem underlying the invention is specified in claim 1. The idea of solution in advantageous wise further developing features are the subject matter of the subclaims and the further description with reference to the exemplary embodiments.

In Abkehr zur vorstehend erläuterten Vorgehensweise zur elektrischen Stimulation wenigstens einer selektierten Nervenfaser mit jeweils starr vorgegebenen Stimulationsparametern, d.h. Stimulationspulsdauer, Stimulationsamplitude und Stimulationsfrequenz, ermöglicht die lösungsgemäß ausgebildete implantierbare Anordnung die Erzeugung von elektrischen Stimulationssignalen, die in ihrer Form, d. h. dem zeitlichen Amplitudenverlauf, der Pulswellenform natürlicher Blutdrucksignale weitgehend angeglichen werden sowie auch in zeitlicher Überlagerung mit den natürlichen Blutdrucksignalen an die barorezeptiven Nervenfasern appliziert werden, so dass die sich längs der barorezeptiven Nervenfasern von den Barorezeptoren hin zum Hirnstamm übertragenen, natürlichen Blutdrucksignale regelrecht überschrieben werden. Somit erfolgt die lösungsgemäße Stimulation nicht, wie bisher, aus einem pulsativen "an-aus-an-aus"-Schema, sondern die längs der barorezeptiven Nervenfasern applizierten technischen, elektrischen Stimulationssignale werden dem Hirnstamm mit einer an den natürlichen Signalrhythmus angepassten Stimulationsfrequenz zugeleitet, d. h. jeweils in jenen natürlichen Zeitfenstern, in denen der Hirnstamm die natürlichen Blutdrucksignale erwartet.In contrast to the above-described procedure for the electrical stimulation of at least one selected nerve fiber, each with rigidly predetermined stimulation parameters, i. Stimulation pulse duration, stimulation amplitude and stimulation frequency, the implantable arrangement according to the solution allows the generation of electrical stimulation signals in their shape, d. H. the temporal amplitude curve, the pulse waveform of natural blood pressure signals are largely aligned and applied in temporal overlap with the natural blood pressure signals to the baroreceptive nerve fibers, so that along the baroreceptive nerve fibers from the baroreceptors to the brain stem transmitted, natural blood pressure signals are literally overwritten. Thus, the stimulation according to the solution is not carried out, as hitherto, from a pulsatile "on-off-on-off" scheme, but the technical, electrical stimulation signals applied along the baroreceptive nerve fibers are fed to the brainstem with a stimulation frequency adapted to the natural signal rhythm, i , H. each in those natural time windows where the brainstem awaits the natural blood pressure signals.

Die natürliche Form einer Pulswelle, die durch die barorezeptiven Felder im Aortenbogen läuft, besitzt typischerweise eine Pulsdauer von weniger als eine Sekunde und ist darüber hinaus durch einen starken, schnellen und nicht linearen Pulswellenanstieg und einen darauf folgenden langsamen, ebenfalls nicht linearen Abfall charakterisiert. Diese mechanische Pulswelle wird von den Barorezeptoren in eine neuronale, elektrische Signalform transduziert. Dieses neuronal, elektrische Signal wird über den Vagus an den Hirnstamm geleitet und enthält die Informationen bezüglich der Stärke und Dauer der mechanischen Pulswelle. In Anpassung an diese natürliche neuronale elektrische Signalform erfolgt die vermittels der implantierbaren Anordnung technisch initiierte Einflussnahme auf den natürlichen organischen Regelmechanismus durch ein zeitlich kohärentes Überschreiben der natürlichen, neuronalen, elektrischen Zeitsignale mit technischen, an die wenigstens eine selektierte, barorezeptive Nervenfaser applizierten, elektrischen Stimulationssignalen, deren Amplitudenpegel gegenüber den natürlichen, neuronalen, elektrischen Zeitsignalen angehoben oder abgesenkt sind, je nach angestrebten Therapieziel. Auf diese Weise wird der natürliche, organische Blutdruckregelmechanismus nicht oder nicht signifikant irritiert, d. h. der Hirnstamm, der die technisch manipulierten elektrischen Stimulationssignale empfängt, vermag keinen Unterschied zu den natürlichen, neuronalen, elektrischen Zeitsignalen zu erkennen. In Folge dessen wird der natürliche organische Regelmechanismus aktiviert, der auf ganz natürliche Weise zu einem Regelungsergebnis führt, das sich in Form einer bestimmten, zu erwartenden Blutdruckwerteinstellung auszeichnet.The natural form of a pulse wave passing through the barenotonic fields in the aortic arch typically has a pulse duration of less than one second and is further characterized by a strong, fast and non-linear pulse wave rise followed by a slow, also non-linear decay. This mechanical pulse wave is generated by the baroreceptors in a neuronal, electrical signal transduced. This neuronal electrical signal is directed to the brain stem via the vagus and contains the information regarding the strength and duration of the mechanical pulse wave. In adaptation to this natural neuronal electrical signal form, the technically initiated influence on the natural organic regulating mechanism is achieved by chronologically coherently overwriting the natural, neuronal, electrical time signals with technical electrical stimulation signals applied to the at least one selected baroreceptive nerve fiber. whose amplitude levels are raised or lowered with respect to the natural, neuronal, electrical time signals, depending on the desired therapeutic goal. In this way, the natural, organic blood pressure regulation mechanism is not or not significantly irritated, ie the brainstem, which receives the technically manipulated electrical stimulation signals, can not detect any difference to the natural, neuronal, electrical time signals. As a result, the natural organic control mechanism is activated, which naturally leads to a control result that is characterized by a specific, expected blood pressure value setting.

Ferner bietet die lösungsgemäße implantierbare Anordnung die Möglichkeit einer autonom kontrollierenden Blutdruckwertüberwachung, d. h. der natürliche organische Regelmechanismus wird nur in jenen Fällen aktiviert, in denen eine signifikante Abweichung von einem Blutdrucknormwert festgestellt wird. In weiterer vorteilhafter Weise ist es möglich, die implantierbare Anordnung durch Selbstkontrolle, d. h. in Art einer closed-loop-Funktion zu betreiben, bei der das aufgrund einer elektrischen Stimulation hervorgerufene organische Regelergebnis erfasst, bewertet, und falls erforderlich, einer entsprechenden Nachregelung unterworfen wird.Furthermore, the implantable arrangement according to the invention offers the possibility of autonomously controlling blood pressure value monitoring, i. H. the natural organic regulatory mechanism is activated only in those cases where a significant deviation from a standard blood pressure is detected. In a further advantageous manner, it is possible to implant the device by self-control, d. H. operate in the manner of a closed-loop function, in which the organic control result caused by an electrical stimulation is detected, evaluated and, if necessary, subjected to a corresponding readjustment.

Hierzu zeichnet sich die lösungsgemäße implantierbare Anordnung zur ortsselektiven Erfassung neuronaler elektrischer Signale, die sich längs wenigstens einer in einem Nervenfaserbündel enthaltenden Nervenfaser, vorzugsweise einer barorezeptiven Faser, ausbreiten, sowie zur selektiven elektrischen Stimulation der wenigstens einen Nervenfaser durch folgende Komponenten aus:
Im Weiteren wird ohne Einschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens die lösungsgemäße Anordnung am Beispiel der Beeinflussung des Blutdrucks als physiologischer Parameter erläutert. Selbstverständlich kann die implantierbare Anordnung auch zur Beeinflussung anderer physiologischer Parameter, bspw. Atemfrequenz, Herzschlagrate, Körpertemperatur etc. oder bei anderen Krankheitsbildern eingesetzt werden, bspw. bei Autoimmunkrankheiten, Herzrhythmusstörungen, schweren Depression, Epilepsie etc. Die implantierbare Anordnung lässt sich für die Therapierung alternativer Körperfunktionen ebenso auch an anderen peripheren Nerven oder Nerven des zentralen oder vegetativen Nervensystems einsetzen. Als ein Beispiel sei der Bereich motorischer Neuroprothesen nach zentraler Lähmung bei Rückenmarks- oder Gehirnverletzungen genannt. In diesen Fällen können die sensorischen Signale der Druck- und Lagerezeptoren beispielsweise der Hand selektiv mit implantierbaren Anordnung aufgenommen werden und die Griffkraft entsprechend einer Sollwertvorgabe selbsttätig geregelt werden. Im Bereich der Neuromodulation kann auch eine Rehabilitation nach Schlaganfall und Hemiparese mit Hilfe der implantierbaren Anordnung in Aussicht gestellt werden. Hierbei kann das sensorische Signal verstärkt eingekoppelt werden um den Rehabilitationserfolg zu verbessern. Denkbar ist auch ein geregelter Atemstimulator mit Hilfe der implantierbaren Anordnung über den Nervus phrenicus am Zwerchfell, die Modulation des sympathischen Nervensystems am Grenzstrang oder die effiziente Schmerztherapie durch hochselektive periphere Nervenstimulation.
For this purpose, the implantable arrangement according to the invention is characterized for location-selective detection of neuronal electrical signals propagating along at least one nerve fiber, preferably a baroreceptive fiber, contained in a nerve fiber bundle, as well as for the selective electrical stimulation of the at least one nerve fiber by the following components:
In addition, the solution according to the invention will be explained by the example of influencing the blood pressure as a physiological parameter without limiting the general idea of the invention. Of course, the implantable device can also be used to influence other physiological parameters, such as respiratory rate, heart rate, body temperature, etc., or other conditions, for example autoimmune diseases, cardiac arrhythmia, severe depression, epilepsy, etc. The implantable device can be used for alternative therapy Use body functions also on other peripheral nerves or nerves of the central or autonomic nervous system. As an example, the area of motor neuroprostheses after central paralysis in spinal cord or brain injuries may be mentioned. In these cases, the sensory signals of the pressure and Lagerezeptoren example of the hand can be selectively recorded with implantable arrangement and the grip force can be controlled automatically according to a setpoint specification. In the field of neuromodulation, rehabilitation after stroke and hemiparesis using the implantable device can be expected. In this case, the sensory signal can be increasingly coupled in order to improve the rehabilitation success. Also conceivable is a regulated respiratory stimulator with the aid of the implantable arrangement via the phrenic nerve at the diaphragm, the modulation of the sympathetic nervous system at the limiting strand or the efficient pain therapy by highly selective peripheral nerve stimulation.

Zur ortsselektiven Erfassung neuronaler elektrischer Signale längs ausgewählter Nervenfasern innerhalb eines Nervenfaserbündels sowie auch zur selektiven elektrischen Stimulation der wenigstens einen selektierten Nervenfaser ist eine implantierbare Elektrodenanordnung vorgesehen, die auf einem um das Nervenfaserbündel manschettenartig anlegbaren biokompatiblen Trägersubstrat aufgebracht ist, das eine im implantierten Zustand dem Nervenfaserbündel zugewandt orientierte, geradzylinderförmige Trägersubstratoberfläche aufweist. Zudem ist an dem biokompatiblen Trägersubstrat eine zweite Elektrodenanordnung zur Erfassung des EKG-Signals, das die Herzaktivität repräsentiert, angeordnet. Nicht notwendigerweise muss die zweite Elektrodenanordnung auf der gleichen Trägersubstratoberfläche des Trägersubstrats aufgebracht sein, wie die vorstehend erste Elektrodenanordnung.For location-selective detection of neuronal electrical signals along selected nerve fibers within a nerve fiber bundle and also for selective electrical stimulation of the at least one selected nerve fiber, an implantable electrode arrangement is provided which is applied to a biocompatible carrier substrate which can be placed around the nerve fiber bundle in a cuff-like manner, which faces the nerve fiber bundle in the implanted state oriented, straight cylindrical carrier substrate surface has. In addition, a second electrode arrangement is on the biocompatible carrier substrate arranged to detect the ECG signal representing cardiac activity. It is not necessary for the second electrode arrangement to be applied to the same carrier substrate surface of the carrier substrate as the above first electrode arrangement.

Die implantierbare Elektrodenanordnung, d. h. wenigstens umfassend die erste und zweite Elektrodenanordnung, ist mit einer Auswerte-/Steuereinheit elektrisch verbunden oder mit dieser verbindbar ausgebildet, in der die ortsselektiv erfassten, neuronalen, elektrischen Signale sowie auch das EKG-Signal zeitaufgelöst auswertbar sind, so dass ein zum Blutdruck, korreliertes neuronales Zeitsignal ableitbar ist. Die als Digitaler Signalprozessor oder Microcontroller ausgebildete Auswerte-/Steuereinheit vermag Signaldaten zu verarbeiten sowie Steuersignale zu generieren.The implantable electrode assembly, i. H. at least comprising the first and second electrode arrangement, is electrically connected to an evaluation / control unit or connected to this connectable, in which the spatially selectively detected, neural, electrical signals as well as the ECG signal are evaluated time-resolved, so that a blood pressure, correlated neural time signal is derivable. The trained as a digital signal processor or microcontroller evaluation / control unit is able to process signal data and to generate control signals.

Eine mit der Auswerte-/Steuereinheit verbundene erste Komparatoreinheit dient der Ermittlung eines charakteristischen relativen Zeitversatzes zwischen dem messtechnisch erfassten EKG-Signals und dem mit dem Blutdruck korrelierten neuronalen Zeitsignal.A first comparator unit connected to the evaluation / control unit serves to determine a characteristic relative time offset between the metrologically recorded ECG signal and the neuronal time signal correlated with the blood pressure.

In vorteilhafter Weise wird hierbei der zeitliche Abstand zwischen der R-Zacke des EKG-Zeitsignals und einem Signalflankenpunkt längs der sich positiv stark aufsteigenden Signalflanke des mit der Blutdruckwelle korrelierten messtechnisch erfassten Zeitsignals ermittelt. Das mit der Pulswelle bzw. dem Blutdruck korrelierte, messtechnisch erfasste, neuronale Zeitsignal zeichnet sich durch eine von der Ausgestaltung der ersten Elektrodenanordnung abhängigen, zumeist mehrphasigen Signalform aus, der ein charakteristischer Signalflankenpunkt zuordenbar ist, der zur Ermittlung eines Zeitversatzes zum zeitlich unmittelbar vorauseilenden EKG-Signals dient. Der ermittelte Zeitversatz zwischen dem EKG-Signal und der Blutdruckwelle bzw. der Pulswelle bzw. dem mit der Blutdruckwelle korrelierten messtechnisch erfassten Zeitsignals dient im Weiteren zu einer zeitlich exakten Anpassung der Erzeugung von technischen Stimulationssignalen an die sich längs der barorezeptiven Nervenfasern ausbreitenden, natürlichen, neuronale elektrischen Signale.Advantageously, in this case, the time interval between the R wave of the ECG time signal and a signal edge point is determined along the signal edge of the time signal, which correlates positively with the blood pressure wave, and is detected by measurement. The metrologically detected, neural time signal correlated with the pulse wave or the blood pressure is characterized by a mostly multi-phase signal shape which depends on the configuration of the first electrode arrangement, to which a characteristic signal edge point can be assigned, which is used to determine a time offset for the ECG time immediately ahead. Signal is used. The determined time offset between the ECG signal and the blood pressure wave or the pulse wave or the time signal correlated with the blood pressure wave is used in the following for a time exact adaptation of the generation of technical stimulation signals to along the Baroreceptive nerve fibers propagating, natural, neural electrical signals.

Ferner ermittelt die Auswerte-/Steuereinheit ein Zeitfenster, innerhalb dem das Blutdruck korrelierte neuronale Zeitsignale über einen bestimmten Amplitudenpegel liegt, d.h. das Zeitfenster entspricht der Pulsdauer einer Blutdruckwelle. Ziel ist es zu Zwecken der Blutdruckbeeinflussung innerhalb dieses mit Hilfe der Auswerte-/Steuereinheit ermittelten Zeitfensters an die wenigstens eine selektierte barorezeptive Nervenfaser ein technisches, elektrisches Stimulationssignal zu applizieren, so dass das Gehirn das elektrische Stimulationssignal mit einer an die natürliche Pulswellendauer angepasste Signaldauer und zu einem Zeitpunkt erhält, zu dem das Gehirn die normalen, d. h. natürlichen Blutdrucksignale erwartet.Furthermore, the evaluation / control unit determines a time window within which the blood pressure correlated neuronal time signals is above a certain amplitude level, i. the time window corresponds to the pulse duration of a blood pressure wave. The aim is for purposes of influencing blood pressure within this determined using the evaluation / control unit time window to the at least one selected barorezeptive nerve fiber to apply a technical, electrical stimulation signal, so that the brain, the electric stimulation signal with an adapted to the natural pulse wave duration and signal duration receives a time at which the brain receives the normal, d. H. expected natural blood pressure signals.

Ferner ist die Auswerte-/Steuereinheit mit einem ersten Funktionsgenerator elektrisch verbunden, der innerhalb jeweils des durch die Auswerte-/Steuereinheit ermittelten Zeitfensters, das gegenüber dem EKG-Signal den ermittelten relativen Zeitversatz aufweist, ein aus einer Vielzahl n Einzelpulsen zusammensetzendes elektrisches Stimulationssignal generiert, dessen Phase und zeitlicher Amplitudenverlauf an Phase und Amplitudenverlauf des abgeleiteten, mit dem physiologischen Parameter, vorzugsweise Blutdruck, korrelierte, neuronale Zeitsignal angepasst ist. Vorzugsweise unterscheidet sich das elektrische Stimulationssignal lediglich durch den sich zeitlich variierenden Amplitudenpegel, der im Falle einer Bluthochdrucktherapierung größer bzw. höher gewählt ist als jener des mit dem natürlichen Blutdruck korrelierten, neuronalen Zeitsignals. Somit erhält das Gehirn die Information über einen stark erhöhten Blutdruck, gegen den entsprechende natürliche organische Regelungsmechanismen aktiviert werden.Furthermore, the evaluation / control unit is electrically connected to a first function generator which generates an electrical stimulation signal composed of a multiplicity of n individual pulses within the time window determined by the evaluation / control unit, which has the determined relative time offset with respect to the ECG signal. whose phase and temporal amplitude course is adapted to the phase and amplitude profile of the derived neuronal time signal correlated with the physiological parameter, preferably blood pressure. Preferably, the electrical stimulation signal differs only by the time-varying amplitude level, which in the case of hypertension therapy is greater or higher than that of the correlated with the natural blood pressure, the neuronal time signal. Thus, the brain receives the information about a greatly increased blood pressure against which appropriate natural organic regulatory mechanisms are activated.

Zur Umwandlung und Weiterleitung der sich aus der Vielzahl n Einzelpulsen zusammensetzenden elektrischen Stimulationssignals in Form eines Stromsignals sind der erste Funktionsgenerator sowie auch die erste Elektrodenanordnung der implantierbaren Elektrodenanordnung mittel- oder unmittelbar über einen ersten Signal-Strom-Wandler verbunden, der das elektrische Stimulationssignal zur selektiven elektrischen Stimulation der wenigstens einen Nervenfaser an die erste Elektrodenanordnung leitet.For converting and forwarding the electrical stimulation signal composed of the plurality of n individual pulses in the form of a current signal, the first function generator as well as the first electrode arrangement of the implantable electrode arrangement are connected directly or indirectly via a first signal-current converter which generates the electrical stimulation signal for selectively conduct electrical stimulation of the at least one nerve fiber to the first electrode assembly.

Mit Ausnahme der implantierbaren Elektrodenanordnung, deren erste Elektrodenanordnung in körperlichem, d. h. elektrischem Kontakt mit dem Epineurium des Nervenfaserbündels tritt, sind alle übrigen Komponenten der implantierbaren Anordnung, d. h. die Auswerte-/Steuereinheit, die erste Komperatoreinheit, der erste Funktionsgenerator sowie auch der erste Signal-Strom-Wandler in einem implantierbaren Modul integriert, d. h. von einer aus biokompatiblen Material bestehenden Kapsel fluiddicht umgeben, wobei zur elektrischen Kontaktierung der innerhalb des implantierbaren Moduls zusammengefasste Komponenten mit der implantierbaren Elektrodenanordnung wenigstens eine elektrische Verbindungsstruktur vorgesehen ist.With the exception of the implantable electrode assembly, the first electrode assembly in physical, d. H. electrical contact with the epineurium of the nerve fiber bundle, all other components of the implantable assembly, i. H. the evaluation / control unit, the first comparator unit, the first function generator as well as the first signal-to-current converter integrated in an implantable module, d. H. surrounded by a capsule consisting of biocompatible material in a fluid-tight manner, wherein at least one electrical connection structure is provided for electrical contacting of the components combined within the implantable module with the implantable electrode arrangement.

Durch die zeitlich kohärente Übereinstimmung der selektiven elektrischen Stimulation mit der Übertragung natürlicher, neuronaler elektrischer Signale längs selektierter barorezeptiver Nervenfasern, sowie die Anpassung der Stimulationssignale an Signaldauer und Signalform an die natürlichen barorezeptiven neuronalen Signale spiegelt sich der Unterschied lediglich in einem gegenüber den natürlichen barorezeptiven Signalen zumeist angehobenen, d. h. höheren, sich zeitlich variierenden Amplitudenpegel wieder. Selbstverständlich ist es auch möglich geringere Amplitudenpegel mit Hilfe der lösungsgemäßen implantierbaren Anordnung an die wenigstens eine selektierte Nervenfaser zu applizieren. Um das Maß der technischen Amplitudenpegelüberhöhung bzw. -reduzierung quantitativ festzulegen, sieht die implantierbare Anordnung wenigstens eine zweite Komperatoreinheit vor, die mit der Auswerte-/Steuereinheit elektrisch verbunden ist, die wenigstens einen Signalpegel, der dem mit dem Blutdruck korrelierten, neuronalen Zeitsignal zugeordnet ist, mit wenigstens einem Referenzsignal vergleicht und in Folge dessen einen Differenzpegelwert generiert. Die Auswerte-/Steuereinheit legt im Weiteren zumindest auf der Grundlage des ermittelten Differenzpegelwertes wenigsten den zeitlichen Amplitudenverlauf des Stimulationssignals fest, d. h. weicht das mit Hilfe der implantierbaren Anordnung messtechnisch detektierte, mit dem Blutdruck korrelierte neuronale Zeitsignal signifikant von dem vorgegebenen Referenzsignal ab, so wird je nach Regelungsbedarf der sich zeitlich variierende Amplitudenpegel des elektrischen Stimulationssignal gegenüber dem messtechnisch erfassten, mit dem Blutdruck korrelierten neuronalen Zeitsignals angehoben bzw. abgesenkt. Im Falle einer Bluthochdrucktherapierung gilt es zumeist den zeitlich variierenden Amplitudenpegel signifikant anzuheben, um auf diese Weise dem Gehirn die Information über einen erhöhten Blutdruck zuzuführen, das im Weiteren im Rahmen natürlicher organischer bzw. biologischer Regelungsmechanismen den überhöht festgestellten Blutdruckpegel zu reduzieren versucht.Due to the temporally coherent agreement of the selective electrical stimulation with the transmission of natural, neuronal electrical signals along selected baroreceptive nerve fibers, as well as the adaptation of the stimulation signals to signal duration and waveform to the natural baroreceptive neuronal signals, the difference is only reflected in one compared to the natural baroreceptive signals raised, ie higher, time-varying amplitude level again. Of course, it is also possible to apply lower amplitude levels with the aid of the implantable arrangement according to the invention to the at least one selected nerve fiber. To quantify the extent of the technical amplitude level increase or decrease, the implantable device provides at least one second comparator unit electrically connected to the evaluation / control unit, which is assigned at least one signal level associated with the neural time signal correlated to the blood pressure , compares with at least one reference signal and, as a result, generates a differential level value. The evaluation / control unit determines at least on the basis of the determined difference level value at least the temporal amplitude curve of the stimulation signal, ie deviates with the help of the implantable device Depending on the regulatory requirement, the time-varying amplitude level of the electrical stimulation signal is raised or lowered relative to the measured neuronal time signal correlated with the blood pressure, depending on the control requirement. In the case of hypertension therapy, it is usually necessary to significantly increase the time-varying amplitude level in order to supply the brain with the information about an increased blood pressure, which further attempts to reduce the excessive blood pressure level in the context of natural organic or biological control mechanisms.

Die vorstehend erläuterte elektrische Stimulation, die mit Hilfe der in Figur 2 a und b illustrierten Manschettenelektrodenanordnung vorgenommen wird, erfolgt längs der barorezeptiven Nervenfasern mit isotroper Signalrichtungseinkopplung, d. h. ohne Vorgabe einer festgelegten Signalausbreitungsrichtung, so dass sich die elektrischen Stimulationssignale sowohl längs afferenter sowie auch efferenter Nervenfasern ausbreiten können. Um die Signalausbreitung von elektrischen Stimulationssignalen längs efferenter Nervenfasern, d.h. zum Herzen gerichtet, zu unterbinden, ohne dabei einen signifikant nachhaltigen Einfluss auf nicht barorezeptive, afferente sowie efferente Nervenfasern innerhalb des Nervenfaserbündels auszuüben, eignet sich eine gegenüber der in Figur 2 beschriebenen Elektrodenanordnung modifizierte Manschettenelektrodenanordnung, die wenigstens eine zur Inhibition einer unidirektionalen elektrischen Signalübertragung längs wenigstens einer selektierten Nervenfaser innerhalb eines Nervenfaserbündels ausgebildeten dritten Elektrodenanordnung ergänzt ist.The above-described electrical stimulation, which with the help of in FIG. 2 A and b illustrated cuff electrode arrangement is carried out along the baroreceptive nerve fibers with isotropic Signalrichtungseinkopplung, ie without specifying a fixed signal propagation direction, so that the electrical stimulation signals can propagate along both afferent and efferent nerve fibers. In order to suppress the signal propagation of electrical stimulation signals along efferent nerve fibers, ie towards the heart, without exerting a significantly lasting influence on non-baroceptive, afferent and efferent nerve fibers within the nerve fiber bundle, one is better than in FIG. 2 described electrode assembly modified at least one for inhibiting unidirectional electrical signal transmission along at least one selected nerve fiber within a nerve fiber bundle formed third electrode assembly.

Die ebenso auf dem gleichen, einstückig zusammenhängend ausgebildeten Trägersubstrat an der gleichen Trägersubstratoberfläche, wie die erste Elektrodenanordnung aufgebrachte dritte Elektrodenanordnung steht in einer räumlich festen Zuordnung zur ersten Elektrodenanordnung, insbesondere zu den ersten Elektrodenflächen der wenigstens drei ersten Elektrodenstrukturen, mit deren Hilfe barorezeptive Nervenfasern innerhalb des Nervenfaserbündels ortsselektiv erfasst und darüber hinaus selektiv elektrisch stimulierbar sind. In Kenntnis der lokalisierten barorezeptiven Nervenfasern lässt sich die dritte Elektrodenanordnung zu Zwecken einer selektiven Inhibition der barorezeptiven Nervenfasern zur Unterdrückung einer Weiterleitung elektrischer Stimulationssignale längs efferenter, d.h. zum Herzen führender, Nervenfasern nutzen. Hierzu dienen wenigstens zwei, vorzugsweise vier oder mehr zweite Elektrodenflächen wenigstens einer dritten Elektrodenstruktur, die gleichfalls wie die ersten Elektrodenflächen einer der wenigstens drei ersten Elektrodenstrukturen in Umfangsrichtung der dem Nervenfaserbündel zugewandt orientierten, sich geradzylinderförmig ausbildenden Trägersubstratoberfläche gleich verteilt angeordnet sind. Zu Zwecken der Inhibition lokalisierter efferenter barorezeptiver Nervenfasern wird wenigstens eine der dritten Elektrodenflächen der dritten Elektrodenstruktur elektrisch aktiviert, wodurch es zu einer gezielt, zeitlich begrenzten, selektiven Inhibition der betreffenden efferenten Nervenfaser kommt. Hierbei tritt von der jeweils wenigstens einen aktivierten, dritten Elektrodenfläche ein elektrisches Polarisationsfeld in das Nervenfaserbündel ein und wechselwirkt vornehmlich mit der zu inhibieren Nervenfaser. Um das sich während der Inhibition in das Nervenfaserbündel ausbreitende elektrische Polarisationsfeld axial zu begrenzen, dienen jeweils zur dritten Elektrodenstruktur axial beidseitig angebrachte zweite Elektrodenstreifen, die im implantierten Zustand der Manschettenelektrode das Nervenfaserbündel vollständig umschließende Ringelektroden darstellen.The third electrode arrangement likewise applied to the same, integrally connected carrier substrate on the same carrier substrate surface as the first electrode arrangement is spatially fixed to the first electrode arrangement, in particular to the first electrode surfaces of the at least three first electrode structures, with the aid of which baroreceptive nerve fibers within the Nerve fiber bundle site selective and, moreover, are selectively electrically stimulable. With knowledge of the localized baroreceptive nerve fibers, the third electrode arrangement may be used for purposes of selectively inhibiting the baroreceptive nerve fibers to suppress transmission of electrical stimulation signals along efferent, ie nerve leading, nerve fibers. At least two, preferably four or more, second electrode surfaces of at least one third electrode structure are used for this purpose. Like the first electrode surfaces of one of the at least three first electrode structures, they are equally distributed in the circumferential direction of the carrier-fiber surface facing the nerve fiber bundle. For purposes of inhibiting localized efferent baroceptive nerve fibers, at least one of the third electrode surfaces of the third electrode structure is electrically activated, thereby providing selective, timed, selective inhibition of the respective efferent nerve fiber. In this case, an electric polarization field enters the nerve fiber bundle from the respectively at least one activated, third electrode surface and interacts primarily with the nerve fiber to be inhibited. In order to axially delimit the electric polarization field propagating into the nerve fiber bundle during the inhibition, second electrode strips axially attached on both sides to the third electrode structure serve as annular electrodes which completely surround the nerve fiber bundle in the implanted state of the cuff electrode.

Zu Zwecken der Inhibition ausgewählt efferenter Nervenfasern ist die modifizierte implantierbare Elektrodenanordnung derart an das Nervenfaserbündel zu applizieren, so dass die zusätzlich vorgesehene dritte Elektrodenanordnung dem Herzen, bzw. den barorezeptiven Rezeptoren zugewandt, d.h. caudal, und die erste Elektrodenanordnung, mit der die selektive Erfassung neuronaler elektrischer Signale sowie auch die elektrische Stimulation lokalisierter Nervenfasern vorgenommen wird, dem Gehirn, d.h. rostral, längs des Nervenfaserbündels zugewandt orientiert sind.For purposes of inhibiting selected efferent nerve fibers, the modified implantable electrode assembly is to be applied to the nerve fiber bundle such that the additionally provided third electrode assembly faces the heart or baroreceptive receptors, ie caudal, and the first electrode assembly selectively detects neural electrical signals as well as the electrical stimulation of localized nerve fibers is made, the brain, ie rostral, oriented along the nerve fiber bundle.

Mit Hilfe der dritten Elektrodenanordnung lässt sich die Inhibition entweder im Wege eines sog. anodalen Blockes oder durch Applikation von sinusförmigen Signalen von Frequenzen im Kilohertzbereich realisieren. Im Falle des anodalen Blocks wird wenigstens eine der zweiten Elektrodenflächen anodisch polarisiert, wodurch ein am Ort der efferenten Nervenfaser vorherrschendes Spannungspotential erzeugt wird, durch das eine aktivierende Stimulation der entsprechenden Nervenfaser unterdrückt wird. Ebenso kann eine Inhibition im Wege einer Hochfrequenzsignalapplikation erzielt werden, bei der an wenigstens einer ausgewählten dritten Elektrodenfläche ein hochfrequentes elektrisches Inhibitionssignal angelegt wird, wodurch die elektrischen Signalübertragungsmechanismen längs der efferenten Nervenfasern kurzzeitig zum Erliegen kommen.With the aid of the third electrode arrangement, the inhibition can be realized either by means of a so-called anodal block or by application of sinusoidal signals of frequencies in the kilohertz range. In the case of the anodal block, at least one of the second electrode surfaces is anodically polarized, thereby producing a voltage potential prevailing at the location of the efferent nerve fiber, by which an activating stimulation of the corresponding nerve fiber is suppressed. Likewise, an inhibition can be achieved by means of a high-frequency signal application in which a high-frequency electrical inhibition signal is applied to at least one selected third electrode surface, whereby the electrical signal transmission mechanisms along the efferent nerve fibers come to a standstill for a short time.

In beiden Fällen wirkt die lösungsgemäß vorgesehene dritte Elektrodenanordnung aufgrund ihrer räumlich axialen Begrenztheit, die durch den axialen Abstand beider dritten Elektrodenstreifen gegeben ist, trotz ihrer räumlichen Nähe zur ersten Elektrodenstruktur, immerhin sollte die implantierbare Elektrodenanordnung eine axiale Länge von 4 cm nicht überschreiten, axial räumlich begrenzt längs der zu inhibierenden efferenten Nervenfasern, so dass die gehirnseitig längs des Nervenfaserbündels angeordnete erste Elektrodenanordnung in den jeweils lokalisierten afferenten Nervenfasern zum Gehirn führende elektrische Stimulationssignale unbeeinflusst von dem Inhibitionsmechanismus einkoppeln kann. Auf diese Weise können jegliche Nebenwirkungen, bedingt durch mögliche direkte Stimulationen in Richtung der zum Herz führenden, d.h. efferenten Nervenfasern ausgeschlossen werden.In both cases, the solution provided according to third electrode arrangement acts due to their spatial axial limitedness, which is given by the axial distance of the two third electrode strips, despite their proximity to the first electrode structure, after all, the implantable electrode assembly should not exceed an axial length of 4 cm, axially spaced bounded along the efferent nerve fibers to be inhibited, so that the first electrode arrangement arranged on the brain side along the nerve fiber bundle can couple in the respectively localized afferent nerve fibers to the brain leading electrical stimulation signals uninfluenced by the inhibition mechanism. In this way, any side effects due to possible direct stimulations towards the heart, i. efferent nerve fibers are excluded.

In vorteilhafter Weise sind die dritten Elektrodenflächen der dritten Elektrodenstruktur im implantierten Zustand der Manschettenelektrode längs einer virtuellen Kreislinie gleich verteilt angeordnet, um auf diese Weise relativ zum Umfangsrand eines Nervenfaserbündels lokalisierte efferente Nervenfasern selektiv und effektiv zu inhibieren.Advantageously, in the implanted state of the cuff electrode, the third electrode surfaces of the third electrode structure are equally distributed along a virtual circular line in order to selectively and effectively inhibit localized efferent nerve fibers relative to the peripheral edge of a nerve fiber bundle.

Nicht notwendigerweise jedoch in vorteilhafter Form sind die dritten Elektrodenflächen in Form und Größe identisch untereinander ausgebildet, wobei ihre axialen Erstreckungen jeweils identisch gewählt sind, gleichsam den axialen Erstreckungen der ersten Elektrodenflächen der ersten drei Elektrodenstrukturen. Die in Umfangsrichtung orientierte Erstreckung der jeweils dritten Elektrodenflächen ist größer gewählt als die in Umfangsrichtung orientierte Erstreckung der ersten Elektrodenflächen. Somit weisen die dritten Elektrodenflächen gegenüber den ersten Elektrodenflächen vorzugsweise ein größeres Flächenmaß auf, wodurch die Ortsselektivität, mit der die dritten Elektrodenflächen bestimmte efferente Nervenfasern elektrisch zu polarisieren vermögen geringer ist als die Ortsselektivität, mit der die ersten Elektrodenflächen lokalisierte Nervenfasern elektrisch zu stimulieren vermögen. Alternativ können die dritten Elektrodenflächen anstelle einer Rechtecksform auch als Kreisflächen ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass sich keine lokalen, durch Kanten oder Ecken bedingten elektrische Potenzialfeldspitzen ausbilden.Not necessarily, however, in an advantageous form, the third electrode surfaces are identical in shape and size with each other, their axial extensions are each selected identically, as the axial extensions of the first electrode surfaces of the first three electrode structures. The circumferentially oriented extension of the respective third electrode surfaces is chosen larger than the circumferentially oriented extent of the first electrode surfaces. Thus, the third electrode surfaces preferably have a larger areal dimension than the first electrode areas, whereby the spatial selectivity with which the third electrode surfaces are able to electrically polarize certain efferent nerve fibers is less than the spatial selectivity with which the first electrode surfaces are able to electrically stimulate localized nerve fibers. Alternatively, the third electrode surfaces may be formed instead of a rectangular shape as circular areas. This has the advantage that no local, caused by edges or corners electric potential field peaks form.

Die dritte Elektrodenanordnung ist vorzugsweise in Form einer Tripolar-Elektrodenanordnung ausgebildet, d. h. die dritte Elektrodenstruktur ist axial beidseitig von jeweils einem ringförmig ausgebildeten dritten Elektrodenstreifen begrenzt, wobei der axiale Abstand zwischen beiden dritten Elektrodenstreifen längs des Trägersubstrates vorzugsweise zwischen 0,5 cm und 3 cm, insbesondere zwischen 0,75 cm und 1,25 cm gewählt ist. Die ringförmig ausgebildeten dritten Elektrodenstreifen besitzen vorzugsweise eine axiale Erstreckung zwischen 1 µm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 100 µm und 4000 µm.The third electrode arrangement is preferably designed in the form of a tripolar electrode arrangement, i. H. the third electrode structure is delimited axially on both sides by an annular third electrode strip, wherein the axial distance between the two third electrode strips along the carrier substrate is preferably selected between 0.5 cm and 3 cm, in particular between 0.75 cm and 1.25 cm. The ring-shaped third electrode strips preferably have an axial extent of between 1 μm and 5 mm, preferably between 100 μm and 4000 μm.

Die dritten Elektrodenflächen der dritten Elektrodenstruktur sind axial mittig zwischen beiden dritten Elektrodenstreifen angeordnet und verfügen über eine axiale Erstreckung, so dass der jeweils axiale Abstand zu den zweiten Elektrodenstreifen größer ist als ihre eigene axiale Erstreckung.The third electrode surfaces of the third electrode structure are arranged axially in the middle between the two third electrode strips and have an axial extension, so that the respective axial distance from the second electrode strips is greater than their own axial extension.

Insbesondere im Hinblick auf die Möglichkeit der Durchführung von depolarisierenden Maßnahmen ist es denkbar, anstelle einer dritten Elektrodenstruktur drei axial beabstandete dritte Elektrodenstrukturen zwischen den dritten Elektrodenstreifen anzuordnen, gleichsam zur Ausbildung der jeweils ersten Elektrodenstruktur innerhalb der ersten Elektrodenanordnung. Nur der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass es ebenso denkbar wäre, auch mehr als drei erste und dritte Elektrodenstrukturen zwischen den jeweiligen ersten und dritten Elektrodenstreifen anzuordnen. So könnten drei, fünf, sieben oder mehr ungeradzahlige erste und/oder dritte Elektrodenstrukturen vorgesehen werden.In particular, with regard to the possibility of carrying out depolarizing measures, it is conceivable instead of a third Electrode structure to arrange three axially spaced third electrode structures between the third electrode strip, as it were to form the respective first electrode structure within the first electrode assembly. For the sake of completeness, it should be mentioned that it would also be conceivable to arrange more than three first and third electrode structures between the respective first and third electrode strips. Thus, three, five, seven or more odd first and / or third electrode structures could be provided.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst eine dritte Elektrodenstruktur vier dritte Elektrodenflächen, deren Elektrodenflächenmaß jeweils kleiner als ein Viertel der Flächengröße jeweils eines dritten Elektrodenstreifens gewählt ist. Da die sowohl in der ersten als auch in der dritten Elektrodenanordnung vorgesehenen ersten bzw. dritten Elektrodenstreifen jeweils als Masse- oder Gegenpole zur Polarisierung der jeweils ersten bzw. dritten Elektrodenstruktur dienen, sind aus Gründen ladungssymmetrischer Verhältnisse die Flächengrößen der ersten und dritten Elektrodenstreifen jeweils identisch gewählt. Vorstellbar ist jedoch auch eine individuell unabhängige Flächengrößenwahl in der Ausbildung der ersten und dritten Elektrodenstreifen.In a preferred exemplary embodiment, a third electrode structure comprises four third electrode surfaces, the electrode surface dimension of which is selected in each case smaller than a quarter of the surface size of a respective third electrode strip. Since the first and third electrode strips provided in both the first and in the third electrode arrangement serve as ground or opposite poles for polarizing the respectively first and third electrode structure, the surface sizes of the first and third electrode strips are each chosen to be identical for reasons of charge-symmetrical relationships , However, it is also conceivable to have an individually independent area size choice in the formation of the first and third electrode strips.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, sämtliche Elektroden der dritten Elektrodenanordnung, d.h. die dritten Elektrodenflächen und dritten Elektrodenstreifen, aus einem elektrisch leitenden Material zu fertigen, das über eine geringere Ladungsübertragungskapazität verfügt als das Elektrodenmaterial, aus dem die ersten Elektrodenflächen der ersten Elektrodenanordnung bestehen. Als besonders geeignetes Material mit einer besonders hohen Ladungsübertragungskapazität wird Iridium-Oxid zur Ausbildung der jeweils ersten Elektrodenflächen der ersten Elektrodenanordnung verwendet, wohingegen das Material der dritten Elektrodenflächen und dritten Elektrodenstreifen aus Platin oder aus einem elektrisch leitfähigen Polymer besteht.Furthermore, it has been found to be advantageous to use all the electrodes of the third electrode arrangement, i. the third electrode surfaces and third electrode strips, to be made of an electrically conductive material, which has a lower charge transfer capacity than the electrode material from which consist of the first electrode surfaces of the first electrode assembly. As a particularly suitable material with a particularly high charge transfer capacity iridium oxide is used to form the respective first electrode surfaces of the first electrode assembly, whereas the material of the third electrode surfaces and third electrode strips consists of platinum or of an electrically conductive polymer.

Sämtliche Elektrodenflächen sowohl der ersten als auch dritten Elektrodenanordnung sind vorzugsweise bündig zur Trägersubstratoberfläche des Trägersubstrats ausgebildet oder gegenüber dieser abgesetzt angeordnet, so dass sie die Trägersubstratoberfläche nicht überragen, um einen möglichst schonenden Oberflächenkontakt zum Epineurium des Nervenfaserbündels herzustellen. Durch den nichtinvasiven Oberflächenkontakt kann die implantierbare Elektrodenanordnung längs des Nervenfaserbündels operativ leicht appliziert und positioniert werden, wobei das Epineurium nur minimal bis nicht irritiert wird.All electrode surfaces of both the first and third electrode arrangements are preferably flush with the carrier substrate surface of the carrier substrate formed or arranged offset against this, so that they do not project beyond the carrier substrate surface in order to produce as gentle as possible surface contact to the epineurium of the nerve fiber bundle. Due to the non-invasive surface contact, the implantable electrode arrangement can be easily applied and positioned surgically along the nerve fiber bundle, whereby the epineurium is only slightly or not irritated.

Um ferner implantationsbedingten Gewebeirritationen und entzündlichen Reaktionen entgegen zu treten, bietet es sich an, das aus einem biokompatiblen Polymer bestehende Trägersubstrat zumindest in jenen Bereichen, die mit dem Nervenfaserbündel in unmittelbaren Oberflächenkontakt treten, mit einem Inflammationsreaktionen inhibierenden Wirkstoff zu versehen.
Eine weitere Maßnahme zur Reduzierung mechanischer Reizungen des Nervenfaserbündels, die durch den Oberflächenkontakt mit der manschettenartigen Manschettenelektrode entstehen können, betrifft eine Abrundung axialer Begrenzungskanten der das Nervenfaserbündel umschließenden Trägersubstrats derart, dass das biokompatible Trägersubstrat im Bereich der dem Nervenfaserbündel zugewandt orientierten, geradzylinderförmigen Trägersubstratoberfläche jeweils axial sich gegenüberliegende Randbereiche aufweist, an denen das Trägersubstrat über eine größere Substratdicke verfügt als im übrigen Trägersubstratbereich, wobei die Randbereiche über abgerundete Randkanten verfügen.
Further, to counter implant-related tissue irritation and inflammatory responses, it is desirable to provide the biocompatible polymer carrier substrate with an inflammatory response inhibiting agent at least in those areas which are in direct surface contact with the nerve fiber bundle.
A further measure for reducing mechanical irritation of the nerve fiber bundle, which may arise from the surface contact with the sleeve-like sleeve electrode, relates to a rounding of axial boundary edges of the carrier substrate surrounding the nerve fiber bundle such that the biocompatible carrier substrate in the region of the straight-cylindrical carrier substrate surface oriented axially facing the nerve fiber bundle has opposite edge regions, on which the carrier substrate has a greater substrate thickness than in the remaining carrier substrate region, wherein the edge regions have rounded edges.

Im Bereich der dritten Elektrodenanordnung, die zur elektrischen Inhibition lokalisierter Nervenfasern dient, sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsform wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Lichtwellenleiteröffnungen bzw. -aperturen vor, über die Licht durch das Epineurium des Nervenfaserbündel appliziert bzw. eingekoppelt werden kann. Die Lichtwellenleiteröffnungen sind vorzugsweise axial zu beiden zweiten Elektrodenstreifen benachbart angeordnet und in Form, Größe und Verteilung entsprechend den dritten Elektrodenflächen der dritten Elektrodenstruktur nachgebildet. Durch Vorsehen mehrerer, räumlich separierter Lichtwellenleiter, die an der Trägersubstratoberfläche dem Nervenfaserbündel zugewandt münden, können dem Nervenfaserbündel einheitliche oder unterschiedliche optische Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen zu Zwecken einer optischen Aktivierung neuronaler optogenetischer Reaktionen innerhalb des Nervenfaserbündels appliziert werden. So lassen sich durch eine Vielzahl geeignet angeordneter Lichtwellenaustrittsöffnungen bzw. -aperturen innerhalb des Nervenfaserbündels neuronale Aktivierungs- oder Inhibitionsreaktionen ortsselektiv auslösen, die alternativ oder in Ergänzung zu den über die Elektrodenflächen hervorgerufenen neuronalen Prozessen vorgenommen werden können.In the region of the third electrode arrangement, which serves to electrically inhibit localized nerve fibers, a further preferred embodiment provides at least one, preferably a plurality of optical waveguide openings or apertures, via which light can be applied or coupled through the epineurium of the nerve fiber bundle. The optical waveguide openings are preferably arranged axially adjacent to the two second electrode strips and reproduced in shape, size and distribution corresponding to the third electrode surfaces of the third electrode structure. By providing a plurality of spatially separated optical waveguides which open on the carrier substrate surface facing the nerve fiber bundle, For example, uniform or different optical signals with different wavelengths can be applied to the nerve fiber bundle for purposes of optically activating neuronal optogenetic reactions within the nerve fiber bundle. Thus, a multiplicity of suitably arranged lightwave exit openings or apertures within the nerve fiber bundle can trigger neuronal activation or inhibition reactions in a spatially selective manner, which can be carried out alternatively or in addition to the neural processes produced via the electrode surfaces.

Wie bereits erwähnt, gilt es die lösungsgemäß ausgebildete implantierbare Elektrodenanordnung derart längs des Nervenfaserbündels zu applizieren, so dass die dritte Elektrodenanordnung längs des Nervenfaserbündels in Richtung zum Herzen zugewandt zu liegen kommt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass efferente Nervenfasern inhibiert werden können, wohingegen die dem Gehirn längs des Nervenfaserbündels zugewandt orientierte erste Elektrodenanordnung zu Zwecken der selektiven Stimulation lokalisierter afferenter, d. h. zum Hirn führenden Nervenfasern eingesetzt werden kann. Sollte es einen Bedarf geben, afferente Nervenfasern selektiv zu inhibieren, so kann die modifizierte implantierbare Elektrodenanordnung mit umgekehrter Orientierung längs des Nervenfaserbündels implantiert werden. Eine weitere mögliche Ausführungsform sieht eine zweite inhibierende dritte Elektrodenanordnung vor, die axial neben der ersten Elektrodenanordnung, der dritten Elektrodenanordnung gegenüberliegend angebracht ist.As already mentioned, the implantable electrode arrangement formed in accordance with the solution is to be applied along the nerve fiber bundle in such a way that the third electrode arrangement comes to rest along the nerve fiber bundle in the direction of the heart. In this way, it is ensured that efferent nerve fibers can be inhibited, whereas the first electrode arrangement oriented towards the brain along the nerve fiber bundle, for purposes of selective stimulation, localizes afferent, i. H. can be used to brain leading nerve fibers. Should there be a need to selectively inhibit afferent nerve fibers, the modified implantable electrode assembly may be implanted in the reverse orientation along the nerve fiber bundle. A further possible embodiment provides a second inhibiting third electrode arrangement, which is mounted axially next to the first electrode arrangement, opposite the third electrode arrangement.

Die intrakorporale Implantation der das Nervenfaserbündel manschettenartig umgebenden Elektrodenanordnung ist ferner mit dem grundsätzlichen Problem konfrontiert, dass die auf dem Polyimid-Trägersubstrat aufgebrachten Elektrodenstreifen und Elektrodenflächen einem andauernden feuchten Milieu ausgesetzt sind, wodurch Degradationserscheinungen insbesondere an den flächigen Verbindungen zwischen den Elektrodenflächen und dem Polyimid-Trägersubstrat auftreten können, die zu lokalen Ablösungen und damit verbunden zumindest zu Kontaktdegradierungen führen, durch die letztlich die elektrische Effizienz der Elektrodenanordnung beeinträchtigt wird. Um diesen Milieu bedingten Ablösungserscheinungen zwischen metallischen Elektrodenflächen und dem Polyimid-Trägersubstrat zu begegnen, verfügen in einer bevorzugten Ausführungsform zumindest die ersten und dritten Elektrodenstreifen jeweils über wenigstens eine lokale Öffnung, wobei die ersten und dritten Elektrodenstreifen derart mit dem Trägersubstrat bzw. der Trägersubstratoberfläche flächig verbunden sind, so dass das Polymer bzw. Polyimid, aus dem das Trägersubstrat besteht, die wenigstens eine Öffnung wenigstens teilweise durchdringt. Hierdurch ist eine verbesserte mechanische Verankerung der jeweiligen Elektrodenstreifen mit dem Trägersubstrat geschaffen.The intracorporeal implantation of the electrode arrangement surrounding the nerve fiber bundle in a sleeve-like manner is furthermore confronted with the fundamental problem that the electrode strips and electrode surfaces applied to the polyimide carrier substrate are exposed to a continuous moist environment, whereby degradation phenomena occur, in particular at the planar connections between the electrode surfaces and the polyimide carrier substrate which can lead to local detachment and associated therewith at least to contact degradation, by which ultimately the electrical Efficiency of the electrode assembly is impaired. In a preferred embodiment, at least the first and third electrode strips each have at least one local opening in order to counteract this environment-caused detachment phenomena between the metallic electrode surfaces and the polyimide carrier substrate, wherein the first and third electrode strips are connected in a planar manner to the carrier substrate or the carrier substrate surface are such that the polymer or polyimide, which consists of the carrier substrate, at least partially penetrates the at least one opening. This creates an improved mechanical anchoring of the respective electrode strips to the carrier substrate.

Eine weitere Möglichkeit für eine dauerstabile Verbindung zwischen den Elektrodenflächen bzw. Elektrodenstreifen und dem biokompatiblen Polyimid bzw. Polymermaterial des Trägersubstrats spiegelt sich in einer speziellen Ausbildungsform der Elektrodenflächen bzw. Elektrodenstreifen wieder, sowie einer dadurch möglichen speziellen Integration der Elektroden in das Trägersubstrat. Hierzu weisen insbesondere die ersten und dritten Elektrodenstreifen jeweils eine metallische Basisplatte mit einer ebenen Ober- und Unterseite auf, mit wenigstens einem, vorzugsweise eine Vielzahl die Oberseite der Basisplatte orthogonal lokal überragenden Strukturelementen, die vorzugsweise säulen-, rippen-, hülsen oder stegartig ausgebildet sind. Die metallische Basisplatte ist vollständig von dem biokompatiblen Polymer des Trägersubstrats umschlossen, mit Ausnahme eines ersten Oberflächenbereiches des wenigstens einen Strukturelementes, der der Trägersubstratoberfläche zugewandt orientiert ist und diese nicht überragt. Somit reduziert sich die frei an der Trägersubstratoberfläche zugängliche Elektrodenkontaktfläche, jedoch ist aufgrund der hermetischen Umschließung der Basisplatte sowie der einstückig daran verbundenen Strukturelemente mit Ausnahme der der Trägersubstratoberfläche zugewandt orientierten Oberflächenbereiche vollständig vom biokompatiblen Polymer des Trägersubstrates umschlossen. Ein Eindringen von milieubedingter Flüssigkeit bzw. Feuchtigkeit zwischen den Elektrodenstreifen und dem biokompatiblen Polymer des Trägersubstrates wird erheblich erschwert, so dass Degradationserscheinungen weitgehend ausgeschlossen werden können. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorzugsweise zwischen der Unterseite der metallischen Basisplatte und dem biokompatiblen Polymer des Trägersubstrates eine Haftvermittlerschicht oder eine Haftvermittlerschichtanordnung eingebracht, die mögliche feuchtigkeitsbedingten Ablöseerscheinungen entgegen tritt.A further possibility for a permanently stable connection between the electrode surfaces or electrode strips and the biocompatible polyimide or polymer material of the carrier substrate is reflected in a special embodiment of the electrode surfaces or electrode strips, as well as a possible special integration of the electrodes into the carrier substrate. For this purpose, in particular the first and third electrode strips each have a metallic base plate with a flat top and bottom, with at least one, preferably a plurality of the top of the base plate orthogonal locally superior structural elements, which are preferably formed pillar, rib, sleeves or web-like , The metallic base plate is completely enclosed by the biocompatible polymer of the carrier substrate, with the exception of a first surface region of the at least one structural element which is oriented towards the carrier substrate surface and does not project beyond it. Thus, the electrode contact surface which is freely accessible on the carrier substrate surface is reduced, but due to the hermetic enclosure of the base plate and the structural elements integrally connected thereto, with the exception of the surface regions oriented toward the carrier substrate surface, the biocompatible polymer of the carrier substrate is completely enclosed. Penetration of environment-conditioned liquid or moisture between the electrode strips and the biocompatible polymer of the carrier substrate is considerably more difficult, so that degradation phenomena largely can be excluded. In a further preferred embodiment, an adhesion promoter layer or an adhesion promoter layer arrangement is preferably introduced between the underside of the metallic base plate and the biocompatible polymer of the carrier substrate, which counteracts possible moisture-related detachment phenomena.

Die lösungsgemäße implantierbare Anordnung ermöglicht in vorteilhafterweise die Durchführung eines Verfahrens zur ortsselektiven Erfassung neuronaler elektrischer Signale, die sich längs wenigstens einer in einem Nervenfaserbündel enthaltenden Nervenfaser eines menschlichen oder tierischen lebenden Organismus ausbreiten, sowie zur selektiven elektrischen Stimulation der wenigstens einen Nervenfaser. Insbesondere im Falle der elektrischen Stimulation von afferenten Nervenfasern, d.h. Nervenfasern, längs denen neuronale elektrische Signale zum Gehirn geleitet werden, ruft die lösungsgemäße, elektrische Stimulation keine oder keine signifikante Irritation der Gehirnfunktion hervor, zumal eine Unterscheidung von natürlichen, neuronalen elektrischen Signalen und elektrischen Stimulationssignalen im Gehirn nicht möglich ist. Das lösungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch die folgenden Verfahrensschritte aus:
Zunächst gilt es sich längs einer Nervenfaser ausbreitende neuronale elektrische Signale, die es zu beeinflussen gilt, ortsselektiv zu erfassen. Dieser Schritt kann mit einer an sich bekannten Elektrodenanordnung vorgenommen werden. Auf der Grundlage der erfassten, natürlichen, neuronalen elektrischen Signale werden "künstliche" elektrische Signale generiert, deren Signaldauer und zeitlicher Amplitudenverlauf den erfassten, natürlichen neuronalen elektrischen Signalen entsprechen. Je nach einer therapeutischen Zielvorgabe, bspw. Blutdrucksenkung oder -erhöhung, werden die "künstlich" generierten elektrischen Signale derart modifiziert, in dem die Amplitude zumindest innerhalb eines zeitlichen Teilbereiches der Signaldauer der elektrischen Signale angehoben oder abgesenkt wird. Vorzugsweise wird der zeitliche Amplitudenverlauf des elektrischen Signals gesamtheitlich, d.h. über die gesamte Signaldauer des elektrischen Signals einheitlich angehoben oder abgesenkt. Durch diese Maßnahme werden elektrische Stimulationssignale erhalten, die an die Nervenfaser in zeitlicher Phase mit den neuronalen elektrischen Signalen appliziert werden. Dies bedeutet, dass die natürlichen, neuronalen elektrischen Signale zeitlich kohärent, d.h. entsprechend ihrer zeitlichen Signaldauer und zeitlichen Abfolge längs der Nervenfaser mit jeweils einem elektrischen Stimulationssignal überschrieben werden. Durch diesen Vorgang des zeitlich kohärenten Überschreibens wird die dem natürlichen, neuronalen elektrischen Signal innewohnende Information durch eine künstlich erzeugte, dem elektrischen Stimulationssignal eingeprägte Information ersetzt.
The implantable arrangement according to the invention advantageously makes it possible to carry out a method for the location-selective detection of neuronal electrical signals which propagate along at least one nerve fiber of a human or animal living organism contained in a nerve fiber bundle and for the selective electrical stimulation of the at least one nerve fiber. In particular, in the case of electrical stimulation of afferent nerve fibers, ie nerve fibers, along which neuronal electrical signals are directed to the brain, the electrical stimulation according to the solution causes no or no significant irritation of the brain function, especially a distinction between natural, neuronal electrical signals and electrical stimulation signals in the brain is not possible. The process according to the invention is characterized by the following process steps:
First of all, neuronal electrical signals propagating along a nerve fiber, which are to be influenced, are to be detected in a spatially selective manner. This step can be carried out with an electrode arrangement known per se. On the basis of the acquired, natural, neural electrical signals, "artificial" electrical signals are generated whose signal duration and amplitude curve correspond to the detected natural neuronal electrical signals. Depending on a therapeutic target, for example, blood pressure reduction or increase, the "artificially" generated electrical signals are modified in such a way that the amplitude is increased or decreased at least within a temporal portion of the signal duration of the electrical signals. Preferably, the temporal amplitude profile of the electrical signal is raised in total, ie uniformly raised or lowered over the entire signal duration of the electrical signal. By this measure electrical stimulation signals are obtained, which are connected to the nerve fiber in temporal phase with the neuronal electrical signals are applied. This means that the natural, neuronal electrical signals are temporally coherent, ie they are overwritten according to their temporal signal duration and temporal sequence along the nerve fiber, each with an electrical stimulation signal. By this process of temporally coherent overwriting, the information inherent in the natural neuronal electrical signal is replaced by artificially generated information impressed on the electrical stimulation signal.

Da sich die elektrischen Stimulationssignale längs der afferenten Nervenfaser in gleicher zeitlicher Abfolge und mit gleicher zeitlicher Signaldauer wie die ursprünglichen neuronalen Signale ausbreiten, ist eine Unterscheidung von neuronalen elektrischen Signalen und elektrischen Stimulationssignalen im Gehirn nicht möglich ist.Since the electrical stimulation signals propagate along the afferent nerve fiber in the same time sequence and with the same temporal signal duration as the original neuronal signals, it is not possible to distinguish between neuronal electrical signals and electrical stimulation signals in the brain.

Um zu vermeiden, dass sich die an die jeweilige Nervenfaser applizierten elektrischen Stimulationssignale bidirektional längs der Nervenfaser ausbreiten, sieht eine bevorzugte Ergänzung vor, dass zeitlich vor und/oder während des Applizierens jeweils eines elektrischen Stimulationssignals an die Nervenfaser ein elektrisches Inhibitionssignal an die Nervenfaser derart appliziert wird, so dass sich das elektrische Stimulationssignal nur unidirektional längs der Nervenfaser ausbreiten kann. Die Unterdrückung der Signalausbreitung in die unerwünschte Nervenfaserrichtung erfolgt vorzugsweise mit Hilfe einer zusätzlichen, zur elektrischen Applikation der elektrischen Stimulationssignale dienenden Elektrodenanordnung, separaten Elektrodenanordnung, die benachbart zum Ort der Applikation der elektrischen Stimulationssignale längs der Nervenfaser und abgewandt zur Ausbreitungsrichtung der elektrischen Stimulationssignale angebracht wird.In order to avoid that the electrical stimulation signals applied to the respective nerve fiber propagate bidirectionally along the nerve fiber, a preferred supplement provides that an electrical inhibition signal to the nerve fiber is applied in such a way before and / or during the application of an electrical stimulation signal to the nerve fiber so that the electrical stimulation signal can only propagate unidirectionally along the nerve fiber. The suppression of the signal propagation into the unwanted nerve fiber direction is preferably carried out with the aid of an additional electrode arrangement serving for the electrical application of the electrical stimulation signals, a separate electrode arrangement which is attached adjacent to the location of the application of the electrical stimulation signals along the nerve fiber and facing away from the propagation direction of the electrical stimulation signals.

Alle weiteren, die implantierbare Anordnung in vorteilhafter Weise ausbildenden Merkmale werden im Weiteren unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert.All further, the implantable arrangement advantageously forming features will be explained below with reference to the figures.

Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1
Blockdiagramm zur Illustration sämtlicher Komponenten der lösungsgemäßen implantierbaren Anordnung,
Fig. 2a,b
implantierbare Elektrodenanordnung gemäß Stand der Technik,
Fig. 3.
Zeitdiagramme zur Illustration des EKG-Signals und dem mit dem Blutdruck korrelierten neuronalen Zeitsignal,
Fig. 4
Darstellung zur Erläuterung des sich aus n Einzelpulsen zusammensetzenden Stimulationssignals sowie zur Erläuterung eines Einzelpulses,
Fig. 5
Darstellung zweier alternativer Betriebsweisen der implantierbaren Anordnung zur Blutdruckregelung,
Fig. 6
Draufsicht einer schematisierten implantierbaren Elektrodenanordnung mit einer dritten Elektrodenanordnung zu Inhibition selektiver Nervenfasern,
Fig. 7a
Darstellung eines Elektrodenstreifens mit Öffnung,
Fig. 7b
detaillierte Darstellung eines in das Trägersubstrat integrierten Elektrodenstreifens,
Fig. 7c
Alternative Ausbildung eines Strukturelementes,
Fig. 8a-f
Darstellungen einer die implantierbare Elektrodenanordnung zusätzlich verstärkende Manschette,
Fig. 9
Hydraulische Applikationsstruktur der implantierbare Elektrodenanordnung, und
Fig. 10
Flußdiagramm zur Durchführung der elektrischen Stimulation einer Nervenfaser.
The invention will now be described by way of example without limitation of the general inventive idea by means of embodiments with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1
Block diagram illustrating all components of the implantable device according to the invention,
Fig. 2a, b
implantable electrode assembly according to the prior art,
Fig. 3.
Timing diagrams illustrating the ECG signal and the blood pressure correlated neural time signal,
Fig. 4
Representation for explaining the pacing signal composed of n individual pulses and for explaining a single pulse,
Fig. 5
Representation of two alternative modes of operation of the implantable arrangement for blood pressure regulation,
Fig. 6
Top view of a schematized implantable electrode arrangement with a third electrode arrangement for inhibiting selective nerve fibers,
Fig. 7a
Representation of an electrode strip with opening,
Fig. 7b
detailed representation of an electrode strip integrated in the carrier substrate,
Fig. 7c
Alternative design of a structural element,
Fig. 8a-f
Representations of a cuff additionally reinforcing the implantable electrode arrangement,
Fig. 9
Hydraulic application structure of the implantable electrode assembly, and
Fig. 10
Flowchart for performing the electrical stimulation of a nerve fiber.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche VerwendbarkeitWays to carry out the invention, industrial usability

Figur 1 stellt ein Blockschaltbild dar, das die einzelnen Komponenten der implantierbaren Anordnung zeigt, die jeweils über zumeist bidirektionale elektrische Kommunikationspfade, siehe Verbindungspfeildarstellungen, miteinander verbunden sind. Die einzelnen Kommunikationspfade können in Form drahtgestützter oder drahtloser Verbindungsleitungen realisiert sein, über die elektrische Signale zur informellen Datenübertragung sowie auch elektrischen Energieübertragung bidirektional übertragbar sind. FIG. 1 FIG. 12 is a block diagram showing the individual components of the implantable device, each interconnected via mostly bidirectional electrical communication paths, see interconnection arrow representations. The individual communication paths can be realized in the form of wire-based or wireless connection lines, via which electrical signals for informal data transmission as well as electrical energy transmission are bidirectionally transferable.

Die Hauptkomponenten der implantierbaren Anordnung betreffen die implantierbare Elektrodenanordnung E, die Auswerte-/Steuereinheit A/S, eine mit der Auswerte-/Steuereinheit A/S elektrisch verbundene, erste Komparatoreinheit K1, ein ebenso mit der Auswerte-/Steuereinheit A/S verbundener erster Funktionsgenerator F1 sowie ein sowohl mit dem ersten Funktionsgenerator F1 mittel- oder unmittelbar sowie mit der implantierbaren Elektrodenanordnung E elektrisch verbundener, erster Signal-Stromwandler SSW1.The main components of the implantable arrangement relate to the implantable electrode arrangement E, the evaluation / control unit A / S, a first comparator unit K1 electrically connected to the evaluation / control unit A / S, and a first connected likewise to the evaluation / control unit A / S Function generator F1 and a both the first function generator F1 medium or directly and with the implantable electrode assembly E electrically connected, the first signal current transformer SSW1.

In einer ersten Ausführungsform entspricht die implantierbare Elektrodenanordnung E einer an sich bekannten Elektrodenanordnung, wie sie in Figur 2a, b illustriert ist, die manschettenartig um ein Nervenfaserbündel applizierbar ist, wobei zu Zwecken der selektiven Detektion elektrisch neuronaler Zeitsignale vorzugsweise als Tripolanordnung ausgebildete erste Elektrodenstrukturen 3 vorgesehen sind, die jeweils axial beidseitig von im implantierten Zustand ringförmigen ersten Elektrodenstreifen 5 begrenzt sind, siehe hierzu Fig. 2a, b.In a first embodiment, the implantable electrode arrangement E corresponds to a per se known electrode arrangement as shown in FIG FIG. 2a, b is illustrated, which is cuff-like applied to a nerve fiber bundle, wherein for purposes of selective detection of electrical neuronal time signals preferably designed as Tripolanordnung first electrode structures 3 are provided, each axially on both sides of the implanted state annular first electrode strips 5 are limited, see Fig. 2a, b ,

Zusätzlich sieht die implantierbare Elektrodenanordnung E wenigstens eine Elektrode zur Erfassung des EKG-Signals vor, beispielsweise ist ein derartiger EKG-Signalabgriff mit Hilfe der Referenzelektroden 12 gemäß der in Figur 2a illustrierten, implantierbaren Elektrodenanordnung möglich.In addition, the implantable electrode assembly E provides at least one electrode for detecting the ECG signal, for example, such an ECG signal pick-up with the aid of the reference electrodes 12 according to the in FIG FIG. 2a illustrated, implantable electrode assembly possible.

Die mit Hilfe der Elektrodenanordnung E detektierten elektrischen Informationen, sowohl das EKG-Signal als auch das mit dem Blutdruck korrelierte neuronale elektrische Zeitsignal betreffend, werden der Auswerte-/Steuereinheit A/S zeitaufgelöst zur weiteren Auswertung zugeführt. Vorzugsweise dient eine Timereinheit T zur zeitaufgelösten Erfassung und Übertragung der elektrischen Signale an die Auswerte-/Steuereinheit A/S. Für das weitere bessere Verständnis der Funktionsweise der implantierbaren Anordnung seien in Zusammenhang mit Figur 3 die zeitlichen Zusammenhänge zwischen einem mit Hilfe der im Bereich der Halsschlagader um den Nervus Vagus applizierten zweiten Elektrodenanordnung erfassten EKG-Signal (siehe A), der natürlichen Pulswelle bzw. Blutdruckwelle PW durch die Aorta (siehe B), die bspw. mit einem dedizierten Blutdrucksensor innerhalb der Aorta in unmittelbarer Herznähe erfassbar ist, sowie einem aus den neuronalen, elektrischen Signalen abgeleiteten, mit dem Blutdruck korrelierten neuronalen Zeitsignal ZS (siehe C), dargestellt.The electrical information detected with the aid of the electrode arrangement E, both the ECG signal and the neuronal electrical time signal correlated with the blood pressure, are supplied to the evaluation / control unit A / S in a time-resolved manner for further evaluation. Preferably, a timer unit T is used for the time-resolved detection and transmission of the electrical signals to the evaluation / control unit A / S. For a further better understanding of the operation of the implantable device are related to FIG. 3 the temporal relationships between an ECG signal detected by means of the second electrode arrangement applied to the carotid artery around the vagus nerve (see A), the natural pulse wave or blood pressure wave PW through the aorta (see B), for example with a dedicated blood pressure sensor is detected within the aorta in the immediate vicinity of the heart, as well as a neuronal time signal ZS derived from the neuronal, electrical signals correlated with the blood pressure (see C).

Durch die mechanische Pulswelle PW werden die Barorezeptoren in der Aortenwand gereizt, wodurch die Barorezeptoren frequenzkodiert in Abhängigkeit der Stärke der Pulswelle PW neuronale, elektrische Signale aussenden. Diese synchrone Reizung vieler hunderte von Barorezeptoren erzeugt in Summe das neuronale, elektrische Signal, welches über die um den Nervus Vagus applizierte Manschettenelektrode abgegriffen werden kann.The mechanical pulse wave PW stimulates the baroreceptors in the aortic wall, as a result of which the baroreceptors emit frequency-coded neuronal electrical signals as a function of the strength of the pulse wave PW. This synchronous stimulation of many hundreds of baroreceptors produces in total the neuronal, electrical signal which can be tapped via the cuff electrode applied around the vagus nerve.

Für eine technische Stimulierung des Nervus Vagus zu Zwecken einer therapeutisch motivierten Signalüberschreibung der natürlichen neuronalen elektrischen Signale, die längs des Nervus Vagus zum Gehirn gerichtet sind, bedarf es jedoch der Berücksichtigung wenigstens zweier Zeitverzögerungseffekte, die es bei der technischen Stimulation zu berücksichtigen bzw. zu kompensieren gilt, zumal die Stimulation so natürlich wie nur möglich vorgenommen werden soll, um zu vermeiden, dass das Gehirn durch den technischen Signaleingriff nachhaltig irritiert wird:
Dies betrifft zum einen den zeitlichen Versatz ZV zwischen dem Beginn des EKG-Signals bzw. der R-Zacke des EKG-Signals, siehe Fig. 3A, und dem Anstieg der Blutdruckwelle PW in der Aorta, siehe Punkt P1 in Fig. 3B. Zum anderen betrifft dies den zeitlichen Versatz ZV* zwischen der Reizung und Transduktion der Barorezeptoren und dem neuronalen, elektrischen Zeitsignal ZS, bis es den Bereich erreicht hat, an dem die Manschettenelektrode E das natürliche Blutdrucksignal überschreiben soll. Dieser Zeitversatz ZV* wird typischerweise zwischen dem Punkt P1 und einem ersten Maximum M des neuronalen elektrischen Zeitsignales ZS gewählt.
However, for a technical stimulation of the vagus nerve for the purpose of a therapeutically motivated signal overwriting of the natural neuronal electrical signals directed along the vagus nerve to the brain, it is necessary to consider at least two time delay effects, which are at technical stimulation must be considered or compensated, especially since the stimulation should be made as natural as possible, in order to avoid that the brain is permanently irritated by the technical signal intervention:
On the one hand, this relates to the time offset ZV between the beginning of the ECG signal or the R wave of the ECG signal, see Fig. 3A , and the rise of the blood pressure wave PW in the aorta, see point P1 in FIG Fig. 3B , On the other hand, this relates to the temporal offset ZV * between the stimulation and transduction of the baroreceptors and the neuronal electrical time signal ZS until it has reached the area at which the cuff electrode E is to overwrite the natural blood pressure signal. This time offset ZV * is typically selected between the point P1 and a first maximum M of the neural electric time signal ZS.

Die neuronalen, elektrischen Zeitsignale ZS können unterschiedlich in Erscheinung treten, in aller Regel weisen sie eine sog. "Mexican Hat"-Form auf und bestehen somit aus mehreren "Schwingungen". Dies erscheint zunächst verwunderlich, zumal das Pulswellensignal PW von den Barorezeptoren nicht in "Wellenform" kodiert wird. Der Grund hierfür liegt in der tripolaren Ausgestaltung der ersten Elektrodenanordnung. So läuft das "eingipfelige", natürliche, neuronale elektrische Pulswellensignal längs des Nervus Vagus in Längsrichtung an den drei Elektrodenstrukturen der ersten Elektrodenanordnung vorbei und vermag diese zeitlich nacheinander zu polarisieren. Auf diese Weise wird das monophasische neuronale elektrische Signal in das mehrphasige, neuronale elektrische Zeitsignal ZS umgesetzt.The neural, electrical time signals ZS can appear in different ways, as a rule, they have a so-called "Mexican Hat" shape and thus consist of several "oscillations". This seems surprising at first, especially since the pulse wave signal PW is not coded by the baroreceptors in "waveform". The reason for this lies in the tripolar configuration of the first electrode arrangement. Thus, the "on-chip", natural, neuronal electrical pulse wave signal runs along the length of the vagus nerve past the three electrode structures of the first electrode arrangement in the longitudinal direction and is able to polarize them successively in terms of time. In this way, the monophasic neuronal electrical signal is converted into the multiphase, neuronal electrical time signal ZS.

Das abgeleitete, mehrphasige, neuronale, elektrische Zeitsignal ZS liegt zudem zeitlich stets zwischen einem charakteristischen Flankenanstiegspunkt P1 und einem Flankenabstiegspunkt P2 der Pulswelle PW, d.h. innerhalb des Zeitfensters T1, das der zeitlichen Dauer der Pulswelle PW entspricht.In addition, the derived, multi-phase, neuronal, electrical time signal ZS always lies temporally between a characteristic edge rise point P1 and a flank descent point P2 of the pulse wave PW, ie within the time window T1, which corresponds to the time duration of the pulse wave PW.

Unter Berücksichtigung der vorstehend erläuterten Zeitversätze ZV und ZV* gilt es innerhalb des Zeitfensters ZF, siehe Fig. 3D, das elektrische Stimulationssignal zu generieren und über die erste Elektrodenanordnung an den Nervus Vagus zu Zwecken einer selektiven Stimulation der wenigstens einen barorezeptiven Nervenfaser zu applizieren.Taking into account the time offsets ZV and ZV * explained above, it applies within the time window ZF, see Fig. 3D to generate the electrical stimulation signal and to apply via the first electrode arrangement to the vagus nerve for the purpose of selective stimulation of the at least one baroreceptive nerve fiber.

Die Ermittlung des mit dem Blutdruck korrelierten neuronalen elektrischen Zeitsignals ZS (siehe Fig. 3 C) bedarf im Unterschied zur Erfassung und messtechnischen Nutzung des EKG-Signals einer speziellen Signalverarbeitung bzw. Signalaufbereitung, zumal sich der Signalpegel der messtechnisch erfassten, mit dem Blutdruck korrelierten Zeitsignale ZS nicht vom umgebenden elektrischen Rauschniveau abzuheben vermag. Hierbei werden die mit Hilfe der implantierbaren Elektrodenanordnung gewonnenen, neuronalen, elektrischen Signale vorzugsweise einer kohärenten Mittelung vorzugsweise mit dem EKG-Signal als Trigger unterzogen, wobei all jene Signalanteile einer zusätzlichen Verstärkung unterzogen werden, die reproduzierbar dem Blutdruck folgen. Weitere Einzelheiten hierzu können dem eingangs zitierten Beitrag von Dennis T. T. Plachta, Oscar Cota, Thomas Stieglitz, Mortimer Gierthmuehlen, "Selektive Ableitung und Stimulation für ein blutdrucksenkendes Implantat unter Verwendung von Vielkanal-Cuff-Elektroden", tm - Technisches Messen, 2013, Vol.80 (5), pp.163-172 entnommen werden.The determination of the blood pressure correlated neural electric time signal ZS (see Fig. 3C) In contrast to the detection and metrological use of the ECG signal special signal processing or signal processing, especially since the signal level of the metrologically detected, correlated with the blood pressure time signals ZS is not able to stand out from the surrounding electrical noise level. In this case, the neuronal, electrical signals obtained with the aid of the implantable electrode arrangement are preferably subjected to coherent averaging, preferably with the ECG signal as trigger, all of which signal components undergo additional amplification which reproducibly follow the blood pressure. Further details can be found in the above cited contribution of Dennis TT Plachta, Oscar Cota, Thomas Stieglitz, Mortimer Gierthmuehlen, "Selective Discharge and Stimulation for a Hypertensive Implant Using Multichannel Cuff Electrodes", tm - Technisches Messen, 2013, Vol.80 (5), pp.163- 172 be removed.

Mit Hilfe des so gewonnenen, mit dem Blutdruck korrelierten, neuronalen, elektrischen Zeitsignals ZS, das in Figur 3C in seinem zeitlich variierenden Amplitudenverlauf dargestellt ist, ist der zeitliche Versatz ZV zum EKG-Signal (siehe Figur 3A) zu ermitteln. An dieser Stelle sei festgehalten, dass das mit Hilfe der implantierbaren Anordnung ermittelbare Blutdruck-korrelierte, neuronale, elektrische Zeitsignal ZS lediglich einem relativen Blutdruckwert entspricht, d.h., die elektrischen Potenziale steigen und fallen mit dem Blutdruck, wohingegen das Zeitsignalmaximum keinem absoluten Blutdruck in mmHg darstellt. Zur absoluten Blutdruckwertbestimmung ist es daher erforderlich, einen zusätzlichen externen oder internen Referenzsensor vorzusehen, mit dem der absolute Blutdruck erfassbar ist. Zu Zwecken der Kalibrierung des mit Hilfe der implantierbaren Elektrodenanordnung gewonnenen Zeitsignals ZS eignet sich vorzugsweise ein ebenfalls implantierbarer, technischer Blutdrucksensor, beispielsweise ein an sich bekannter Tipkatether, oder eine extrakorporal anlegbare Blutdruckmanschette. In Figur 1 ist hierzu der Referenzblutdrucksensor SB als weitere Komponente dargestellt, die nicht notwendigerweise als implantierbare Einheit ausgebildet sein muss. Vorzugsweise werden die mit Hilfe des Referenzblutdrucksensors SB ermittelten absoluten Blutdruckwerte ebenfalls zeitaufgelöst der Auswerte-/Steuereinheit A/S zugeleitet. Für die entsprechende Zeiterfassung dient eine mit dem Referenzblutdrucksensor SB in Datenaustausch stehende Uhr UH.With the help of the thus obtained, with the blood pressure correlated, neural, electrical time signal ZS, the FIG. 3C is shown in its time-varying amplitude profile, the time offset ZV to the ECG signal (see FIG. 3A ) to investigate. It should be noted at this point that the blood pressure-correlated, neuronal, electrical time signal ZS obtainable with the aid of the implantable arrangement corresponds only to a relative blood pressure value, ie the electrical potentials rise and fall with the blood pressure, whereas the time signal maximum does not represent an absolute blood pressure in mmHg , For absolute blood pressure determination, it is therefore necessary to provide an additional external or internal reference sensor with which the absolute blood pressure can be detected. For purposes of calibrating the device using the implantable electrode assembly obtained time signal ZS is preferably also an implantable, technical blood pressure sensor, for example, a known tipkatether, or an extracorporeal applicable blood pressure cuff. In FIG. 1 For this purpose, the reference blood pressure sensor SB is shown as a further component, which does not necessarily have to be designed as an implantable unit. Preferably, the absolute blood pressure values determined with the aid of the reference blood pressure sensor SB are likewise fed to the evaluation / control unit A / S in a time-resolved manner. For the corresponding time recording is used with the reference blood pressure sensor SB in data exchange clock UH.

Um die barorezeptiven Nervenfasern innerhalb des von der implantierbaren Elektrodenanordnung E manschettenartig umfassten Nervenbündels in einer für eine effiziente Blutdrucktherapie erforderlichen Weise elektrisch zu stimulieren, bedarf es einer Analyse des EKG-Signals sowie des mit dem Blutdruck korrelierten neuronalen elektrischen Zeitsignals. Die diesbezügliche Auswertung erfolgt in der Auswerte-/Steuereinheit A/S mit dem Ziel, exakt jene Zeitpunkte zu ermitteln, an denen das Gehirn die über die barorezeptiven Nervenfasern übertragenen barorezeptiven Signale erwartet. Die technische elektrische Stimulation der die Blutdrucksignale übertragenden Nervenfasern soll zudem mit der natürlichen Blutdrucksignalzuführung in Bezug auf Zeitpunkt, Zeitdauer sowie auch der sich qualitativ zeitlich ändernden Signalform übereinstimmen. Als Timer- bzw. Triggersignal wird das EKG-Signal monopolar als Artefakt, beispielsweise über die Referenzelektroden 12 (siehe Figur 2a) erfasst und als Zeitsignal an die Auswerte-/Steuereinheit A/S übertragen. In der Auswerte-/Steuereinheit A/S wird im Weiteren der Zeitversatz ZV zwischen dem EKG-Signal und der natürlichen Pulswelle PW bestimmt. Hierzu dient insbesondere der Zeitunterschied zwischen der R-Zacke des EKG-Signals und einem charakteristischen Signalflankenpunkt P1 längs der aufsteigenden Anfangsflanke der Blutdruckwelle PW. Der Zeitversatz ZV wird bei einem Menschen mit normalem Puls (65 BPM) bei < 200 ms liegen (Fig. 3A, siehe Zeitachse in Sekunden). Ferner wird im Rahmen der Auswerte-/Steuereinheit A/S die charakteristische Pulsdauer T1 der Pulswelle PW gemessen, die durch den zeitlichen Abstand des ersten Signalflankenpunktes P1 sowie eines zweiten Signalflankenpunktes P2 längs der abfallenden Signalflanke gegeben ist.In order to electrically stimulate the baroreceptive nerve fibers within the nerve bundle encompassed by the implantable electrode assembly E in a manner necessary for efficient blood pressure therapy, an analysis of the ECG signal and the neuronal electrical time signal correlated with the blood pressure is required. The relevant evaluation is carried out in the evaluation / control unit A / S with the aim of determining exactly those times at which the brain expects the baroreceptive signals transmitted via the baroreceptive nerve fibers. The technical electrical stimulation of the blood pressure signals transmitting nerve fibers should also coincide with the natural blood pressure signal supply with respect to timing, duration and also the time-varying signal waveform. As a timer or trigger signal, the ECG signal is monopolar as an artifact, for example via the reference electrodes 12 (see FIG. 2a ) and transmitted as a time signal to the evaluation / control unit A / S. In the evaluation / control unit A / S, the time offset ZV between the ECG signal and the natural pulse wave PW is determined in the following. In particular, the time difference between the R peak of the ECG signal and a characteristic signal edge point P1 along the rising initial edge of the blood pressure wave PW serves this purpose. The time offset ZV will be <200 ms in a person with a normal pulse (65 BPM) ( Fig. 3A , see timeline in seconds). Furthermore, in the context of the evaluation / control unit A / S, the characteristic pulse duration T1 of the pulse wave PW measured by the time interval of the first signal edge point P1 and a second signal edge point P2 along the falling signal edge is given.

Im Weiteren wird innerhalb der Auswerte-/Steuereinheit A/S unter Berücksichtigung biologisch bedingter Verzögerungen, beispielsweise bedingt durch die Transduktion eines mechanischen Ereignisses (Pulswelle) in ein bioelektrisches Signal und/oder durch die Umwandlung eines technischen Stromsignals in ein bioelektrisches, neuronales Potential und/oder durch die charakteristischen Leitungsgeschwindigkeiten längs neuronaler Fasern hervorgerufener Zeitverzögerungen, ein korrigierter Zeitversatz ZV* ermittelt, der bei der Generierung eines Stimulationssignals berücksichtigt wird.Furthermore, within the evaluation / control unit A / S, taking into account biological delays, for example due to the transduction of a mechanical event (pulse wave) into a bioelectric signal and / or the conversion of a technical current signal into a bioelectric, neural potential and / or or a time delay caused by the characteristic line speeds along neuronal fibers, a corrected time offset ZV *, which is taken into account when generating a stimulation signal.

So gilt es, die wenigstens eine barorezeptive Nervenfaser innerhalb eines bestimmten Zeitfensters ZF, das in einem definierten Zeitversatz ZV + ZV* zum erfassten EKG-Signal liegt, elektrisch zu stimulieren. Dies erfolgt mit Hilfe des Funktionsgenerators F1, der ein sich aus einer Vielzahl n Einzelpulsen zusammensetzendes und in Phase und zeitlichem Amplitudenverlauf an das natürliche Blutdruck korrelierte, neuronale elektrische Signal SN (siehe Figur 4 A) angepasstes Stimulationssignal SSI generiert. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass die sich längs barorezeptiver Nervenfasern ausbreitenden, natürlichen neuronalen, elektrischen Signale Sn in Bezug auf Zeitdauer TSN, und Amplitudenform der Form und Pulsdauer einer Blutdruck- bzw. Pulswelle PW gleichen.Thus, it is necessary to electrically stimulate the at least one baroreceptive nerve fiber within a specific time window ZF, which lies in a defined time offset ZV + ZV * to the detected ECG signal. This is done with the aid of the function generator F1, which is composed of a multiplicity of n individual pulses and correlated in phase and temporal amplitude course with the natural blood pressure, neuronal electrical signal SN (see FIG FIG. 4 A) adapted stimulation signal SSI generated. In this connection, it should be mentioned that the natural neuronal, electrical signals Sn propagating along baroreceptive nerve fibers are identical in terms of time duration T SN , and amplitude form corresponds to the shape and pulse duration of a blood pressure pulse PW.

Der Funktionsgenerator F1 moduliert dabei die Amplituden der n Einzelpulse EP (in Figur 4A setzt sich das Stimulationssignal SSI aus 13 Einzelpulsen EP zusammen, in Wirklichkeit werden 100 bis 200 Einzelpulse ein Stimulationssignal ergeben) und bildet somit den mit Hilfe der implantierbaren Elektrodenanordnung E erfassten biologischen Druckverlauf im Stimulationssignal SSI - als umhüllende Funktion- in etwa ab. Zur Festlegung des zeitlich variablen Amplitudenverlaufes des Stimulationssignals SSI, d.h. der aufeinander abgestimmten Amplituden der Einzelpulse EP innerhalb eines Stimulationssignals - dienen die Pulsdauer T1 des mit dem Blutdruck korrelierten Zeitsignals ZS sowie dessen maximale Amplitude Amax. In vorteilhafter Weise werden die Pulsdauer T1 sowie die maximale Amplitude Amax innerhalb der ersten Komparatoreinheit K1 ermittelt.The function generator F1 modulates the amplitudes of the n individual pulses EP (in FIG. 4A If the stimulation signal SSI is composed of 13 individual pulses EP, in reality 100 to 200 individual pulses will result in a stimulation signal) and thus approximately maps the biological pressure profile detected in the stimulation signal SSI using the implantable electrode arrangement E as an enveloping function. To determine the time-variable amplitude curve of the stimulation signal SSI, ie the matched amplitudes of the individual pulses EP within a stimulation signal - serve the pulse duration T1 of the correlated with the blood pressure time signal ZS and its maximum amplitude A max . Advantageously, the pulse duration T1 and the maximum amplitude A max are determined within the first comparator unit K1.

Jeder Einzelpuls EP besitzt charakteristische Kennwerte, die aus Figur 4 B entnehmbar sind. So weist jeder Einzelimpuls EP einen kathodischen Signalteil KT und einen anodischen Signalteil AT auf. Der anodische Signalteil AT jedes Einzelimpulses EP verfügt über eine anodische Amplitude in Ampere E1 sowie über eine anodische Pulsbreite E4. Gleichfalls verfügt der kathodische Signalteil KT über eine kathodische Amplitude in Ampere E2 sowie eine kathodische Pulsbreite E3. Die Wiederholrate E5 wird in Hz bemessen. Nicht notwendigerweise muss die Wiederholrate E5 einer fixen Frequenz entsprechen, vielmehr hat sich gezeigt, dass neuronale Systeme, d.h. neuronale Nervenfasern, am besten stimuliert werden können, wenn äußere elektrische Aktivierungen dem natürlichen typischen Muster neuronaler Aktivität folgen bzw. entsprechen, d.h. einer Verteilungsfunktion, vorzugsweise einer Poisson-Verteilung unterliegen. Die Erzeugung der sich aus der Vielzahl n Einzelpulse EP zusammensetzenden Stimulationssignals SSI erfolgt mit dem ersten Funktionsgenerators F1 vorzugsweise derart, dass die beiden Phasen jedes Einzelpulses EP, also die Flächen des anodischen AT und des kathodischen Signalteils KT gleich sind, da sich ansonsten die Elektrodenkontakte, d.h. zumindest die Elektrodenflächen 4 der tripolaren Elektrodenstrukturen 3, siehe Fig. 2, polarisieren würden, wodurch nachfolgende elektrische Stimulationen mit einer signifikant geringeren Wirksamkeit an die wenigstens eine selektierte Nervenfaser innerhalb des Nervenfaserbündels appliziert werden können. Weiterhin kann Ladungsungleichgewicht zur Korrosion durch Redoxreaktionen führen, wenn sich durch die Polarisation ein Gleichspannungspotential aufbaut und dieses die Grenzen des Wasserfensters überschreitet. Die einzelnen anodischen und kathodischen Signalteile AT, KT jedes Einzelpulses EP werden durch den ersten Funktionsgenerator F1 in Form rechteckförmiger Teilsignale erzeugt.Each individual pulse EP has characteristic characteristics which are FIG. 4 B are removable. Thus, each individual pulse EP has a cathodic signal part KT and an anodic signal part AT. The anodic signal part AT of each individual pulse EP has an anodic amplitude in amperes E1 and an anodic pulse width E4. Likewise, the cathodic signal portion KT has a cathodic amplitude in ampere E2 and a cathodic pulse width E3. The repetition rate E5 is measured in Hz. Not necessarily the repetition rate E5 has to correspond to a fixed frequency, but it has been found that neuronal systems, ie neuronal nerve fibers, can be stimulated best when external electrical activations follow the natural typical pattern of neuronal activity, ie a distribution function, preferably subject to a Poisson distribution. The generation of the stimulation signal SSI composed of the multiplicity n individual pulses EP preferably takes place with the first function generator F1 in such a way that the two phases of each individual pulse EP, ie the surfaces of the anodic AT and of the cathodic signal part KT are equal, since otherwise the electrode contacts, ie at least the electrode surfaces 4 of the tripolar electrode structures 3, see Fig. 2 , which would allow subsequent electrical stimulations with significantly less efficacy to be applied to the at least one selected nerve fiber within the nerve fiber bundle. Furthermore, charge imbalance can lead to corrosion due to redox reactions if the polarization builds up a DC potential and this exceeds the limits of the water window. The individual anodic and cathodic signal parts AT, KT of each individual pulse EP are generated by the first function generator F1 in the form of rectangular partial signals.

Es hat sich zudem als vorteilhaft erwiesen, dass sich eine gewisse "Abrundung" der Signalflanken jedes Einzelimpulses EP in vorteilhafter Weise hinsichtlich einer Reduzierung von an den Metallkontakten der einzelnen Elektroden der implantierbaren Elektrodenanordnung auftretenden Korrosionseffekten auswirkt, wodurch ihre Lebensdauer verbessert werden kann. Eine derartige technische Signalflankenabrundung, insbesondere der Repolarisationsflanke E6, die in der schematischen Darstellung in Figur 4B unten links illustriert ist, wirkt sich neben den vorstehend erläuterten, verbesserten elektrochemischen Eigenschaften auch günstiger in Bezug auf die biologische Wirksamkeit bei der elektrischen Stimulation der wenigstens einen selektierten Nervenfaser aus. Hierzu ist dem ersten Funktionsgenerator F1 unmittelbar ein erster Modulator M1 nachgeschaltet, siehe Figur 1. Der Modulator M1 vermag vornehmlich den rechteckförmigen, repolarisierenden Signalteil AT zeitlich gegenüber dem polarisierenden Signalteil KT zu verlängern bzw. zu glätten, wobei beide Signalteile AT, KT über einheitliche, d.h. gleiche Signalstärken verfügen, um eine vollständige Repolarisierung der Elektrodenflächen zu ermöglichen. Alternativ oder in Kombination mit der vorstehenden Maßnahme der Abrundung zumindest des repolarisierenden Signalteils AT sieht eine weitere vorteilhafte Einflussnahme des ersten Modulators M1 auf jeden der einzelnen, vom ersten Funktionsgenerator F1 generierten Einzelpulse EP eine zeitliche Entkopplung zwischen dem kathodischen Signalteil KT und dem anodischen Signalteil AT durch eine zeitliche Pause E7 vor (siehe Figur 4, untere rechte Darstellung). Hierdurch wird eine extrem lange Signalflanke zwischen dem kathodischen und anodischen Signalteil KT, AT vermieden werden, wodurch unerwünschte neurostimulierende Artefakte ausgeschlossen werden können. Selbstverständlich ist es zudem möglich, die zeitliche Länge der Pause E7 zu modulieren.It has also proved to be advantageous that a certain "rounding" of the signal edges of each individual pulse EP in an advantageous manner with respect to a reduction of the metal contacts of the individual electrodes implantable electrode assembly effects occurring corrosion, whereby their life can be improved. Such technical signal edge rounding, in particular the Repolarisationsflanke E6, in the schematic representation in FIG. 4B bottom left illustrates, in addition to the above-mentioned, improved electrochemical properties also beneficial in terms of biological effectiveness in the electrical stimulation of at least one selected nerve fiber. For this purpose, the first function generator F1 is directly followed by a first modulator M1, see FIG. 1 , The modulator M1 is primarily capable of extending or smoothing the rectangular, repolarizing signal part AT with respect to the polarizing signal part KT, both signal parts AT, KT having uniform, ie equal signal strengths, in order to enable a complete repolarization of the electrode surfaces. Alternatively or in combination with the above measure of rounding off at least the repolarizing signal part AT, a further advantageous influence of the first modulator M1 on each of the individual individual pulses EP generated by the first function generator F1 performs a time decoupling between the cathodic signal part KT and the anodic signal part AT a time break E7 before (see FIG. 4 , lower right representation). As a result, an extremely long signal edge between the cathodic and anodal signal part KT, AT is avoided, whereby unwanted neurostimulatory artifacts can be excluded. Of course, it is also possible to modulate the time length of the break E7.

Sämtliche der vorstehend beschriebenen und aus Figur 4 entnehmbaren Einzelpulscharakteristika E1 bis E7 können mit Hilfe des ersten Modulators M1 individuell aufeinander abgestimmt und eingestellt werden.All of the above and described FIG. 4 removable individual pulse characteristics E1 to E7 can be individually matched and adjusted with the aid of the first modulator M1.

Die implantierbare Anordnung vermag in Abhängigkeit individueller Regelungserfordernisse zu Zwecken der Nivellierung des Blutdruckes autonom entscheiden, ob, wann und in welcher Stärke und Dauer elektrische Stimulationssignale SSI an die wenigstens eine barorezeptive Nervenfaser appliziert werden sollen. Hierzu sieht die implantierbare Anordnung gemäß Figur 1 wenigstens eine zweite Komparatoranordnung K2 vor, die mit der Auswerte-/Steuereinheit A/S elektrisch verbunden ist. Die zweite Komparatoranordnung K2, die mit der ersten Komparatoreinheit K1 baulich zusammengefasst ausgebildet sein kann, vergleicht wenigstens einen charakteristischen Signalpegel des mit dem Blutdruck korrelierten neuronalen Zeitsignals ZS mit einem Referenzsignal, das vorzugsweise in einer Lockup-Tabelle LT abgelegt ist, die sowohl mit der Auswerte-/Steuereinheit A/S sowie auch mit der Komparatoreinheit K2 verbunden ist, und generiert einen charakteristischen Differenzpegel, auf dessen Grundlage die Auswerte-/Steuereinheit A/S wenigstens den zeitlichen Amplitudenverlauf, d.h. den zeitlich variablen Amplitudenpegel des Stimulationssignals SSI festlegt. Letztlich können in vorteilhafter Weise auf der Grundlage wenigstens des generierten Differenzpegelwertes sämtliche Stimulationsparameter E1 bis E7 aufeinander variabel abgestimmt werden, so dass sämtliche Einzelpulsformen individuell gewählt werden können, um ein an die wenigstens eine barorezeptive Nervenfaser zu applizierendes Stimulationssignal SSI zusammenzusetzen.Depending on individual regulatory requirements, the implantable device may autonomously decide for purposes of leveling the blood pressure whether, when and in which strength and duration electrical stimulation signals SSI are applied to the at least one baroreceptive nerve fiber should be. For this purpose, the implantable arrangement according to FIG. 1 at least one second comparator K2 ago, which is electrically connected to the evaluation / control unit A / S. The second comparator arrangement K2, which may be structurally combined with the first comparator unit K1, compares at least one characteristic signal level of the blood pressure correlated neural time signal ZS with a reference signal, which is preferably stored in a lockup table LT, both with the evaluation - / control unit A / S and also connected to the comparator unit K2, and generates a characteristic difference level, based on the evaluation / control unit A / S at least the temporal amplitude course, ie determines the time-variable amplitude level of the stimulation signal SSI. Finally, based on at least the generated difference level value, all stimulation parameters E1 to E7 can be variably adjusted to one another so that all individual pulse forms can be selected individually in order to assemble a stimulation signal SSI to be applied to the at least one baroreceptive nerve fiber.

Selbstverständlich können in vorteilhafter Weise neben dem in der Lockup-Tabelle LT abgespeicherten Referenzsignal weitere, den physiologischen Zustand des jeweiligen Patienten charakterisierende Informationen zu Zwecken der elektrischen Stimulation der wenigstens einen barorezeptiven Faser abgespeichert werden, wie beispielsweise Informationen, die den Bewegungszustand des Patienten charakterisieren, der Differenzpegelwert, erfasster absoluter Blutdruck etc..Of course, in addition to the reference signal stored in the lock-up table LT, further information characterizing the physiological state of the respective patient can be advantageously stored for purposes of electrical stimulation of the at least one baroreceptive fiber, such as information characterizing the state of motion of the patient Difference level value, detected absolute blood pressure etc.

So verfügt die implantierbare Anordnung in einer vorteilhaften Ausführungsform über einen Beschleunigungssensor BS, der vorzugsweise in dem implantierbaren Modul integriert ist, in dem die Auswerte-/Steuereinheit A/S die erste und zweite Komparatoreinheit K1, K2, der erste Funktionsgenerator F1 sowie der erste Signal-Stromwandler SSW1 zusammengefasst sind. Der Beschleunigungssensor BS ist elektrisch mit der Auswerte-/Steuereinheit A/S verbunden und vermag somit die generierten Beschleunigungsinformationen zur weiteren Auswertung der Auswerte-/Steuereinheit A/S zuzuleiten. Ebenso ist es möglich, einen extrakorporal am Patienten angebrachten Beschleunigungssensor zu nutzen, dessen Beschleunigungsinformationen drahtlos, beispielsweise per induktiver Datenkopplung, der Auswerte-/Steuereinheit A/S zuführbar sind. Der wenigstens eine, vorzugsweise triaxiale Beschleunigungs- bzw. Bewegungssensor BS vermag somit die körperliche Aktivität des jeweiligen Patienten zu erfassen, so dass bewegungsbedingte Blutdruckanstiege berücksichtigt werden können, die von Seiten der implantierbaren Anordnung als solche erkannt werden und nicht zu einer entsprechenden Blutdruck reduzierenden Stimulation der wenigstens einen barorezeptiven Nervenfaser führen.Thus, in an advantageous embodiment, the implantable arrangement has an acceleration sensor BS, which is preferably integrated in the implantable module, in which the evaluation / control unit A / S the first and second comparator K1, K2, the first function generator F1 and the first signal Current transformers SSW1 are summarized. The acceleration sensor BS is electrically connected to the evaluation / control unit A / S and is thus able to forward the generated acceleration information to the evaluation / control unit A / S for further evaluation. Likewise, it is possible to have an extracorporeal on Patients attached to use acceleration sensor whose acceleration information can be fed wirelessly, for example by inductive data coupling, the evaluation / control unit A / S. The at least one, preferably triaxial, acceleration or movement sensor BS can thus detect the physical activity of the respective patient, so that movement-related increases in blood pressure can be taken into account, which are recognized as such by the implantable arrangement and not to a corresponding reduction in the blood pressure lead at least one baroceptive nerve fiber.

Neben einer möglichen extrakorporalen Ausbildung und Anbringung eines triaxialen Beschleunigungs- bzw. Bewegungssensors können weitere extrakorporale Einheiten in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, wie beispielsweise eine Energiequelle ES, ein Speichermodul SM sowie eine Signal- und Energieversorgungseinheit SES. Zur Übertragung sämtlicher elektrischer Signale sowie auch zur Übertragung von elektrischer Energie dient die drahtlose induktionsbasierte Signal- und Energieübertragungstechnik.In addition to a possible extracorporeal training and attachment of a triaxial acceleration or motion sensor further extracorporeal units may be provided in an advantageous manner, such as an energy source ES, a memory module SM and a signal and power supply unit SES. For the transmission of all electrical signals as well as for the transmission of electrical energy is the wireless induction-based signal and energy transmission technology.

Sämtliche Informationen, die der Auswerte-/Steuereinheit A/S zugeleitet werden, so insbesondere die intrakorporal erfassten Blutdruck korrelierten neuronalen Zeitsignale ZS sowie auch sämtliche extrakorporal zugeführte Informationen können in der Lockup-Tabelle LT abgespeichert und entsprechend aktualisiert werden, so dass der der implantierbaren Anordnung zugrunde liegende Regelmechanismus stets auf aktualisierte Informationen zurückgreifen kann. Beispielsweise können auf diese Weise die seitens der mit Hilfe der Elektrodenanordnung E abgegriffenen Blutdruck korrelierten neuronalen Zeitsignale ZS, die lediglich relative Blutdrucksignale repräsentieren, mit aktuellen, absoluten Blutdruckwerten kalibriert werden, die mit Hilfe intrakorporaler oder extrakorporaler Blutdruckmesssysteme SB erfassbar sind. Ferner ermöglicht die lösungsgemäß ausgebildete, implantierbare Anordnung eine selbstregulative Überwachung der an der wenigstens eine barorezeptive Nervenfaser applizierten Stimulationssignale, indem mit Hilfe der Elektrodenanordnung E die organische Rückmeldung der vorgenommenen Stimulationen erfassbar ist, so dass eine so genannte "Closed-Loop-Regelfunktion" realisierbar ist. Alternativ oder in Kombination zu bzw. mit der vorstehend erwähnten Lookup Tabelle kann auch ein weiterer Speicherbereich für das Vorhalten von Informationen oder Signalen vorgesehen sein, so dass auch Signale als solche hinterlegt werden können, wenn beispielsweise ein Zustandsschätzer / Kalman-Filter zur Regelung benutzt wird und zeitlich zurückliegende Signale die Stellgröße für die Regelung mit beeinflussen sollen.All information that is sent to the evaluation / control unit A / S, in particular the intracorporeal detected blood pressure correlated neuronal time signals ZS and all extracorporeal information supplied can be stored in the lockup table LT and updated accordingly, so that the implantable device underlying regulatory mechanism can always rely on updated information. For example, in this way, the neuronal time signals ZS correlated by the blood pressure tapped with the aid of the electrode arrangement E, which represent only relative blood pressure signals, can be calibrated with current, absolute blood pressure values that can be detected with the aid of intracorporeal or extracorporeal blood pressure measuring systems SB. Furthermore, the implantable arrangement designed in accordance with the invention enables self-regulatory monitoring of the stimulation signals applied to the at least one baroreceptive nerve fiber, by means of the electrode arrangement E, the organic feedback of the performed Stimulation is detected, so that a so-called "closed-loop control function" is feasible. Alternatively or in combination with or with the aforementioned look-up table, a further memory area may be provided for the provision of information or signals, so that signals can also be stored as such when, for example, a state estimator / Kalman filter is used for regulation and temporally past signals to influence the manipulated variable for the control.

Unter Bezugnahme auf Figur 5 seien im Weiteren zwei unterschiedliche Blutdruckregelungsmodi erläutert, mit der die implantierbaren Anordnung eine Blutdruckbeeinflussung vornehmen kann. In beiden in Figur 5 dargestellten Diagrammen zeigt der jeweils obere Graph den Blutdruck längs zur Zeitachse t. Der jeweils untere Graph in beiden Diagrammen stellt schematisiert die Stimulationsamplitude jeweils eines Stimulationssignals SSI dar. Im Falle der in Figur 5 oberen dargestellten Blutdruckregelung ist zu erkennen, dass unmittelbar nach Aktivierung und Applizierung eines Stimulationssignals SSI, das eine Stimulationsamplitude A3 besitzt, eine den Blutdruck signifikant reduzierende Delle DE hervorgerufen wird. Wird das Stimulationssignal SSI mit einer zeitlichen Wiederkehr t1 wiederholt, so führt dies zu einer schnellen Blutdrucksenkung, bis ein erwünschter Blutdruckwert erreicht ist.With reference to FIG. 5 will be explained in the following two different blood pressure control modes, with which the implantable device can make a blood pressure control. In both in FIG. 5 In the diagrams shown, the respective upper graph shows the blood pressure along the time axis t. The respective lower graph in both diagrams schematically represents the stimulation amplitude of a respective stimulation signal SSI. In the case of in FIG. 5 It can be seen from the above blood pressure regulation that immediately after activation and application of a stimulation signal SSI having a stimulation amplitude A3, a depression DE that significantly reduces the blood pressure is produced. If the stimulation signal SSI is repeated with a time recurrence t1, this leads to a rapid lowering of the blood pressure until a desired blood pressure value is reached.

Der in der unteren Diagrammdarstellung illustrierte Blutdruckregelungsmodus B führt hingegen zu einer anderen Rückantwort der natürlichen, physiologischen Blutdruckregelung. So werden in diesem Fall die Stimulationssignale SSI mit einer sehr viel geringeren Stimulationsamplitude A4 aktiviert und appliziert, als im Falle der Stimulationsamplitude A3 im vorstehend erläuterten Regelungsmodus A. Durch eine derart geringe Stimulationssignalamplitude A4 wird keine akute Delle DE im Blutdruckwert erzielt. Werden die zeitlichen Abstände zwischen den einzelnen Stimulationssignalen SSI im Falle des Regelmodus B zudem geeignet groß gewählt (siehe Zeitachse in Minuten), d.h. sehr viel größer als im Falle des Modus A, so führt dies zu einer sehr langsamen aber stetigen Blutdruckabsenkung, wie dies aus der Blutdruckfunktion im Falle des Regelmodus B entnommen werden kann. Durch diesen, auch als "Sekundäreffekt" bezeichneten Regelmodus B, im Vergleich zu dem als "Primäreffekt" bezeichneten Regelmodus A, kann viel Energie zum Betrieb der implantierbaren Anordnung eingespart werden. Ferner ist die Belastung für das Nervengewebe sowie auch für die Elektroden erheblich geringer, zudem kann der Blutdruck behutsam eingeregelt werden. Sowohl die Stimulationsamplitude A4 als auch die zeitliche Wiederholrate t2 können individuell zum Einstellen eines gewünschten reduzierten Blutdruckes gewählt werden. Der als Regelmodus B bezeichnete modus operandi eignet sich bevorzugt zur Therapierung chronischer Hypertonie, wohingegen der als Primäreffekt bezeichnete Regelmodus A in Fällen einer hypertonen Krise zur Anwendung kommen sollte.The blood pressure control mode B illustrated in the lower diagram, on the other hand, leads to another response of the natural, physiological blood pressure control. Thus, in this case, the stimulation signals SSI are activated and applied at a much lower stimulation amplitude A4 than in the case of the stimulation amplitude A3 in the regulation mode A explained above. Such an insufficient stimulation signal amplitude A4 does not result in an acute dent DE in the blood pressure value. If the time intervals between the individual stimulation signals SSI in the case of the control mode B also chosen appropriately large (see time axis in minutes), ie much larger than in the case of the mode A, this leads to a very slow but steady blood pressure reduction, as is the blood pressure function in the case of the control mode B can be removed. By This control mode B, also referred to as the "secondary effect", in comparison with the control mode A, referred to as the "primary effect", can save a great deal of energy for operating the implantable device. Furthermore, the burden on the nerve tissue as well as for the electrodes is considerably lower, in addition, the blood pressure can be adjusted carefully. Both the stimulation amplitude A4 and the temporal repetition rate t2 can be selected individually for setting a desired reduced blood pressure. The modus operandi designated as control mode B is preferably suitable for the treatment of chronic hypertension, whereas the control mode A, referred to as the primary effect, should be used in cases of a hypertensive crisis.

Die lösungsgemäße implantierbare Anordnung vermag autonom je nach Auftreten bestimmter Blutdrucksituationen zwischen beiden Regelmodi im Betrieb zu wechseln, d.h. gilt es möglichst schnell Blutdruckspitzen zu reduzieren, so eignet sich der Regelmodus A, gilt es hingegen langsame Blutdruckkorrekturen vorzunehmen, so wird Regelmechanismus B angewendet. Zur Entscheidung, welche der beiden Regelungsmechanismen zur Anwendung kommen, können sämtliche in der Lock-up-Tabelle aktuell erfassten sowie der Auswerte-/Steuereinheit A/S zugeführten Informationen verwertet werden.The implantable arrangement according to the invention is capable of switching autonomously, depending on the occurrence of certain blood pressure situations, between the two control modes during operation, i. If it is necessary to reduce blood pressure peaks as quickly as possible, the control mode A is suitable, but if slow blood pressure corrections are to be applied, control mechanism B is used. To decide which of the two control mechanisms are used, all the information currently recorded in the lock-up table and supplied to the evaluation / control unit A / S can be utilized.

Wie bereits in Verbindung mit Figur 4 erläutert, setzen sich die n Einzelpulse EP aus einem kathodischen und aus einem anodischen Signalteil KT und AT zusammen, so dass sich beide Polarisationssignalflächen gegenseitig vollständig aufheben (ladungsausgeglichene Stimulation, charge balanced stimulation), wodurch eine Restpolarisation der jeweils zur Stimulation beitragenden Elektroden vermieden werden soll. Trotz dieser Maßnahmen ist es möglich, dass eine, wenn auch nur geringe, Restpolarisation an den Elektroden nicht immer ausgeschlossen werden kann, wodurch folgende Stimulationseinzelpulse sowohl bezüglich ihrer Pulsform als auch Pulsstärke beeinträchtigt sein können. Diese unerwünschten, durch Restpolarisationen verursachten Effekte gilt es auszuschließen.As already in connection with FIG. 4 1, the n individual pulses EP are composed of a cathodic and anodic signal part KT and AT, so that both polarization signal areas cancel each other completely (charge-balanced stimulation), whereby a residual polarization of the respective electrodes contributing to the stimulation should be avoided , Despite these measures, it is possible that a, albeit small, residual polarization at the electrodes can not always be ruled out, as a result of which the following stimulation single pulses may be impaired both with regard to their pulse shape and pulse strength. These unwanted effects caused by residual polarizations must be ruled out.

Hierzu sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsform der lösungsgemäß ausgebildeten implantierbaren Anordnung eine Elektrodenimpedanzmesseinheit EM vor, siehe Figur 1, die Teil des implantierbaren Moduls ist oder an dem Trägersubstrat 1 angeordnet ist und mit der Elektrodenanordnung E sowie mit der Auswerte-/Steuereinheit A/S elektrisch verbunden ist. Die Elektrodenimpedanzmesseinheit EM ist derart ausgebildet, dass sie zwischen jedem der n Einzelpulse EP eine Impedanzmessung zumindest an den Elektroden der ersten Elektrodenanordnung vornimmt und damit ihre Polarisation misst. Die Elektrodenimpedanzmesseinheit EM ist ferner mit einer ersten Entpolarisierungseinheit EE1 verbunden, die ebenfalls Teil des implantierbaren Moduls ist oder an dem Trägersubstrat 1 angebracht ist. Die erste Entpolarisierungseinheit EE1 vermag im Falle einer durch die Elektrodenimpedanzmesseinheit EM festgestellten Restpolarisation an einzelnen Elektroden diese zu entpolarisieren, indem sie die entsprechenden Elektroden selektiv mittels elektrischer Signalbeaufschlagung kurzzeitig aktiviert. Die erste Entpolarisierungseinrichtung EE1 vermag darüber hinaus nicht nur mögliche Restpolarisationen an den bei der Stimulation beteiligten Elektroden zwischen jedem Einzelpuls zu erfassen und entsprechend zu beseitigen, vielmehr erfolgt eine entsprechende Polarisationsmessung und eine entsprechende aktive Entpolarisierung auch nach jedem einzelnen Stimulationssignal SSI. Im Ergebnis können sämtliche Einzelpulse EP frei oder zumindest weitgehend frei von Polarisationseffekten erzeugt werden, so dass jedes einzelne Stimulationssignal SSI unter gleichen elektrischen Verhältnissen mit Hilfe der Elektrodenanordnung generiert wird. Auf diese Weise kann ausgeschlossen werden, dass die Stimulationssignale in zeitlicher Abfolge ein unterliegendes Gleichspannungspotenzial aufbauen.For this purpose, a further preferred embodiment of the implantable arrangement according to the invention provides an electrode impedance measuring unit EM, see FIG. 1 which is part of the implantable module or is arranged on the carrier substrate 1 and is electrically connected to the electrode arrangement E and to the evaluation / control unit A / S. The electrode impedance measuring unit EM is designed in such a way that it makes an impedance measurement between each of the n individual pulses EP at least at the electrodes of the first electrode arrangement and thus measures its polarization. The electrode impedance measuring unit EM is further connected to a first depolarization unit EE1, which is also part of the implantable module or is attached to the carrier substrate 1. The first depolarization unit EE1 is able, in the case of a residual polarization at individual electrodes determined by the electrode impedance measuring unit EM, to depolarize it by selectively activating the corresponding electrodes selectively by means of electrical signal application. Moreover, the first depolarizing device EE1 is not only capable of detecting and correspondingly eliminating possible residual polarizations at the electrodes involved in the stimulation between each individual pulse, but rather a corresponding polarization measurement and a corresponding active depolarization even after each individual stimulation signal SSI. As a result, all individual pulses EP can be generated freely or at least largely free of polarization effects, so that each individual stimulation signal SSI is generated under the same electrical conditions with the aid of the electrode arrangement. In this way, it can be ruled out that the stimulation signals build up a subordinate DC potential in time sequence.

Die lösungsgemäß ausgebildete implantierbare Anordnung sieht in einer bevorzugten Ausführungsform eine gegenüber der in Figur 2a, b illustrierten implantierbaren Elektrodenanordnung E eine modifizierte Elektrodenanordnung E vor, die in Figur 6 illustriert ist, auf die weiter unten eingegangen wird, und die eine unerwünschte, aber mit der vorstehend beschriebenen Elektrodenanordnung mögliche Signalausbreitung längs der barorezeptiven Nervenfaser in Richtung Herz aktiv zu unterdrücken vermag.The implantable arrangement formed in accordance with the invention provides, in a preferred embodiment, an opposite to that in FIG FIG. 2a, b illustrated implantable electrode assembly E before a modified electrode assembly E, which in FIG. 6 which is discussed below, and which is an undesirable, but with the electrode arrangement described above possible signal propagation along the baroreceptive nerve fiber towards the heart is able to actively suppress.

Hierzu sieht die implantierbare Elektrodenanordnung an der im implantierten Zustand, dem Nervenfaserbündel zugewandt orientierten, geradzylinderförmigen Trägersubstratoberfläche eine dritte Elektrodenanordnung 7 zur Inhibition von sich unidirektional längs des Nervenfaserbündels ausbreitenden neuronalen elektrischen Signalen vor. Die dritte Elektrodenanordnung 7, auf die im Weiteren ausführlich Bezug genommen wird, wird ausschließlich bzw. vornehmlich in Verbindung mit der elektrischen Stimulation der wenigstens einen barorezeptiven Nervenfaser aktiviert. Hierzu ist ein zweiter Funktionsgenerator F2 vorgesehen, der ebenfalls im implantierbaren Modul integriert ist und zeitlich vor und/oder während des ermittelten Zeitfensters T1, siehe Figur 4, ein elektrisches, so genanntes Blockierungs- oder Inhibitionssignal generiert. Der zweite Funktionsgenerator F2, siehe Figur 1, ist ferner mittel- oder unmittelbar mit einem zweiten Signal-Strom-Wandler SSW2 verbunden, der das elektrische Inhibitionssignal an die dritten Elektrodenanordnung 7 zuführt. Gleichsam dem ersten Funktionsgenerator F1 ist auch der zweite Funktionsgenerator F2 in der Lage, Einzelpulse zu erzeugen, die jeweils aus einem polarisierenden und einem repolarisierenden, rechteckförmigen Teilsignal zusammengesetzt sind. Auch in diesem Fall neutralisieren sich beide Teilsignale hinsichtlich ihrer Polaritätsfläche, so dass nach jedem Einzelpuls möglichst keine Restpolarisation an der jeweiligen Elektrodenflächen 9 verbleibt.For this purpose, the implantable electrode arrangement provides a third electrode arrangement 7 for inhibiting unidirectional neuronal electrical signals propagating unidirectionally along the nerve fiber bundle at the straight-cylindrical carrier substrate surface oriented in the implanted state, facing the nerve fiber bundle. The third electrode assembly 7, to which reference will now be made in detail, is activated solely in conjunction with the electrical stimulation of the at least one baroreceptive nerve fiber. For this purpose, a second function generator F2 is provided, which is also integrated in the implantable module and before and / or during the determined time window T1, see FIG. 4 , generates an electrical, so-called blocking or inhibition signal. The second function generator F2, see FIG. 1 , Further, is directly or indirectly connected to a second signal-to-current converter SSW2, which supplies the electrical inhibition signal to the third electrode arrangement 7. As with the first function generator F1, the second function generator F2 is also capable of generating individual pulses which are each composed of a polarizing and a repolarizing, rectangular partial signal. Also in this case, both partial signals neutralize each other in terms of their polarity surface, so that as far as possible no residual polarization remains on the respective electrode surfaces 9 after each individual pulse.

Ferner ist zwischen dem zweiten Funktionsgenerator F2 und dem zweiten Signal-Strom-Wandler SSW2 ein zweiter Modulator M2 geschaltet, der einen dem rechteckpulsförmigen, repolarisierenden Teilsignal AT zugeordneten Signalflankenverlauf zeitlich gegenüber dem polarisierenden Teilsignal KT vergrößert und glättet und die beiden Teilsignalen zugeordnete Signalstärke vereinheitlicht. Die mit dem zweiten Modulator M2 verbundene Maßnahme wird aus den gleichen Gründen praktiziert, wie vorstehend erläutert zum ersten Modulator M1. Neben dem zweiten Funktionsgenerator F2 ist auch der zweite Modulator M2 in dem implantierbaren Modul integriert. Auch im Falle des zweiten Modulators M2 ist es optional zusätzlich möglich, bei jedem Einzelpuls das polarisierende Teilsignal zeitlich durch einen im zweiten Modulator M2 erzeugbaren Nullsignalpegel vom repolarisierenden Teilsignal zu trennen. Auf diese Weise wird eine lange steil abfallende Signalflanke zwischen beiden Teilsignalen vermieden, die möglicherweise zu irritierenden Inhibitionseffekten oder zusätzlicher Stimulation der Nervenfasern unter den außenliegenden Elektroden (sogenannte Anodenöffnungszuckung - anodic break excitation) führen könnte.Furthermore, a second modulator M2 is connected between the second function generator F2 and the second signal-to-current converter SSW2, which increases and smooths a signal edge course assigned to the rectangular pulse-shaped, repolarizing partial signal AT with respect to the polarizing partial signal KT and unifies the signal strength assigned to the two component signals. The measure associated with the second modulator M2 is practiced for the same reasons as explained above for the first modulator M1. In addition to the second function generator F2, the second modulator M2 is also integrated in the implantable module. Also in the case of the second modulator M2 it is optionally additionally possible to separate the polarizing component signal from the repolarizing component signal by a zero signal level which can be generated in the second modulator M2 in each individual pulse. In this way, a long steeply falling signal edge between the two partial signals is avoided, which could possibly lead to irritating inhibition effects or additional stimulation of the nerve fibers under the external electrodes (so-called anodic break excitation).

Mit Hilfe der dritten Elektrodenanordnung 7 kann sich die Inhibition entweder im Wege eines sog. anodalen Blockes oder durch Applikation von sinusförmigen Signalen von Frequenzen im Kilohertzbereich, dem sogenannten HF-Block, realisieren. Im Falle des anodalen Blocks wird wenigstens eine der dritten Elektrodenflächen anodisch polarisiert, wodurch ein am Ort der efferenten Nervenfaser vorherrschendes Spannungspotential erzeugt wird, durch das eine aktivierende Stimulation der entsprechenden Nervenfaser unterdrückt wird. In diesem Fall ist eine zusätzliche Modulation mittels des zweiten Modulators M2 nicht erforderlich. Ebenso kann eine Inhibition im Wege einer Hochfrequenzsignalapplikation erzielt werden, bei der an wenigstens einer ausgewählten dritten Elektrodenfläche ein hochfrequentes elektrisches Inhibitionssignal angelegt wird, wodurch die elektrischen Signalübertragungsmechanismen längs der efferenten Nervenfasern kurzzeitig zum Erliegen kommen.With the aid of the third electrode arrangement 7, the inhibition can be realized either by means of a so-called anodal block or by application of sinusoidal signals of frequencies in the kilohertz range, the so-called HF block. In the case of the anodal block, at least one of the third electrode surfaces is anodically polarized, thereby producing a voltage potential prevailing at the location of the efferent nerve fiber, by which an activating stimulation of the corresponding nerve fiber is suppressed. In this case, an additional modulation by means of the second modulator M2 is not required. Likewise, an inhibition can be achieved by means of a high-frequency signal application in which a high-frequency electrical inhibition signal is applied to at least one selected third electrode surface, whereby the electrical signal transmission mechanisms along the efferent nerve fibers come to a standstill for a short time.

Die dritte Elektrodenanordnung 7 zur gezielten Inhibition von sich unidirektional, vorzugsweise in Richtung des Herzens, längs der wenigstens einen selektiven barorezeptiven Nervenfaser ausbreitenden Stimulationssignale ist gleichfalls mit der Elektrodenimpedanzmesseinheit EM verbunden, um mögliche Restpolarisationen an den der dritten Elektrodenanordnung 7 zugehörigen Elektrodenflächen 9, 8 zu erfassen. Für eine entsprechende Entpolarisierung möglicher Restpolarisationen sorgt ebenso eine zweite Entpolarisierungseinrichtung EE2, die sowohl Restpolarisierungen zwischen Einzelpulsen als auch zwischen möglichen aufeinanderfolgenden Inhibitionssignalen vermittels dosierter elektrischer Aktivierung einzelner Elektroden zu beseitigen vermag.The third electrode assembly 7 for targeted inhibition of unidirectional, preferably in the direction of the heart, along the at least one selective baroreceptive nerve fiber propagating stimulation signals is also connected to the electrode impedance measuring unit EM to detect possible residual polarizations at the third electrode assembly 7 associated electrode surfaces 9, 8 , For a corresponding Entpolarisierung possible residual polarizations also provides a second Entpolarisierungseinrichtung EE2, both the residual polarizations between individual pulses as well as between possible successive inhibition signals can be eliminated by means of metered electrical activation of individual electrodes.

Zum Zwecke des elektrischen Schutzes der implantierbaren Anordnung hinsichtlich EMP-Schutz sowie magnetischer Einkopplung durch MRT ist eine entsprechende Einheit EMP innerhalb des implantierbaren Moduls integriert. Diese Einheit überwacht die Eingänge der Elektrode und erlaubt eine Entkopplung im Falle von extern evozierten Potentialschwankungen. Zusätzlich verfügt die EMP Einheit über einen Magnetfeldsensor, welcher bei der Erfassung eines starken DC Feldes ein temporäres Selbstschutzprogramm aktiviert.For the purpose of electrical protection of the implantable device in terms of EMP protection and magnetic coupling by MRI, a corresponding unit EMP is integrated within the implantable module. This unit monitors the inputs of the electrode and allows decoupling in case of externally evoked potential fluctuations. In addition, the EMP unit has a magnetic field sensor which activates a temporary self-protection program when detecting a strong DC field.

Figur 6 zeigt eine schematische Draufsicht einer bevorzugt ausgebildeten, implantierbaren Manschettenelektrode E, auf deren vorzugsweise aus Polyimid bestehenden Trägersubstrat 1, neben der zur ortsselektiven Detektion neuronaler elektrischer Signale sowie zur selektiven elektrischen Stimulation einzelner Nervenfasern vorgesehenen ersten Elektrodenanordnung 2 eine zur Inhibition wenigstens einer selektierten Nervenfaser dienende dritten Elektrodenanordnung 7 aufgebracht ist. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die Erläuterung der einzelnen Elektroden der ersten Elektrodenanordnung 2 sowie der zweiten Elektrodenanordnung 12 auf die vorstehende Beschreibung der Figuren 2a und b verwiesen. FIG. 6 shows a schematic plan view of a preferably formed, implantable sleeve electrode E, on which preferably consists of polyimide carrier substrate 1, in addition to the location-selective detection of neuronal electrical signals and selective electrical stimulation of individual nerve fibers provided first electrode assembly 2 serving for inhibiting at least one selected nerve fiber third electrode arrangement 7 is applied. To avoid repetition, reference is made to the explanation of the individual electrodes of the first electrode arrangement 2 and the second electrode arrangement 12 to the above description of FIG FIGS. 2a and b.

Die zur Signalausbreitung längs efferenter, hier zum Herzen H, führende Nervenfasern inhibierende dritte Elektrodenanordnung 7 umfasst zwei axial beabstandete dritte Elektrodenstreifen 8, zwischen denen mittig eine dritte Elektrodenstruktur 13 vorgesehen ist, die aus vier separat zueinander angeordneten dritten Elektrodenflächen 9 besteht. Sämtliche Elektroden 8, 13 der dritten Elektrodenanordnung 2 sind über auf dem Trägersubstrat 1 aufgebrachte oder in dieses intergierte elektrische Leiterbahnen L mit der Auswerte-/Steuereinheit A/S verbunden bzw. verbindbar. Die elektrischen Leiterbahnen L können optional eine trennbare Verbindungsstruktur V aufweisen.The third electrode arrangement 7, which extends along the efferent, here to the heart H, leading to signal propagation, comprises two axially spaced third electrode strips 8, between which a third electrode structure 13 is centrally provided which consists of four third electrode surfaces 9 arranged separately from one another. All of the electrodes 8, 13 of the third electrode arrangement 2 are connected or connectable to the evaluation / control unit A / S via electrical conductor tracks L applied to or in the carrier substrate 1. The electrical interconnects L can optionally have a separable connection structure V.

Optional umfasst die dritte Elektrodenanordnung 2 optische Lichtwellenleiteranordnungen 10, die jeweils vier in Umfangsrichtung U verteilt angeordnete, separate Lichtwellenleiteröffnungen 11 umfassen. Die Lichtwellenleiter LI zu den einzelnen Lichtwellenleiteröffnungen bzw. -aperturen 11 verlaufen innerhalb des Trägersubstrats 1 und können proximalseitig mit einer einheitlichen Lichtquelle LQ oder mit separaten Lichtquellen LQ unterschiedlicher Lichtwellenlängen kombiniert werden, um optogenetisch selektiv aktivierte Stimulierungen und/oder optisch aktivierte und selektive Inhibitionen längs bestimmter Nervenfasern hervorzurufen.Optionally, the third electrode arrangement 2 comprises optical waveguide arrangements 10 which each comprise four separate optical waveguide openings 11 distributed in the circumferential direction U. The optical waveguides LI to the individual optical waveguide openings or apertures 11 extend within the carrier substrate 1 and can be combined on the proximal side with a uniform light source LQ or with separate light sources LQ different wavelengths optogenetically selectively activated stimuli and / or optically activated and selective inhibition along certain To cause nerve fibers.

Die geometrische Form- und Größenwahl der einzelnen Elektroden, d. h. der ersten und dritten Elektrodenstreifen 5, 8 sowie der ersten und dritten Elektrodenflächen 4, 9 können grundsätzlich individuell aufeinander abgestimmt vorgenommen werden und richten sich insbesondere nach dem Durchmesser des Nervenfaserbündels, um das die implantierbare Manschettenelektrode E anlegbar ist. So entspricht die in Umfangsrichtung U orientierte Erstreckung der ersten und dritten Elektrodenstrukturen und Elektrodenstreifen sowie gegebenenfalls der optischen Lichtwellenleiteranordnungen 10 vorzugsweise der Länge des Umfangsrandes des mit der Manschettenelektrode E zu umwickelnden Nervenfaserbündels. Der axiale Abstand der tripolaren Elektrodenanordnung sollte vorzugweise auf den Durchmesser und den damit resultierenden Abstand der sogenannten Ranvierschen Schnürringe bei myelinisierten Nervenfasern der zu erregende Nervenfasern angepasst werden. In dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Elektroden als rechteckförmige Elektrodenflächen dargestellt. In vorteilhafter Weise, so insbesondere zu Zwecken der Vermeidung von an Elektroden-Rechteckkanten auftretenden Feldlinienverdichtungen, bietet es sich an die Elektrodenflächen zumindest mit abgerundeten Ecken auszubilden.The geometric shape and size choice of the individual electrodes, ie, the first and third electrode strips 5, 8 and the first and third electrode surfaces 4, 9 can basically be made individually matched and are in particular based on the diameter of the nerve fiber bundle around which the implantable cuff electrode E can be applied. Thus, the extension of the first and third electrode structures and electrode strips, and possibly the optical waveguide arrangements 10 oriented in the circumferential direction U, preferably corresponds to the length of the peripheral edge of the nerve fiber bundle to be wrapped with the sleeve electrode E. The axial distance of the tripolar electrode arrangement should preferably be adapted to the diameter and the resulting distance of the so-called Ranvier Schnürringe in myelinated nerve fibers of the nerve fibers to be excited. In the in FIG. 6 illustrated embodiment, the electrodes are shown as rectangular electrode surfaces. In an advantageous manner, in particular for the purpose of avoiding field line densifications occurring at electrode rectangular edges, it is advisable to form the electrode surfaces at least with rounded corners.

So gilt es beim Menschen bestimmte, große und myelinisierte Fasern zu inhibitieren oder zu aktivieren. Dies ist nur an den Stellen längs der Nervenfaser möglich, an denen diese Fasern nicht myelinisiert sind, d.h. an den sogenannten Ranvierschen Ringen. Mit zunehmendem Durchmesser der Nervenfaser sind die Intervalle, d.h. die axialen Abstände zwischen den Ranvierschen Ringen größer, dementsprechend gilt es den axialen Abstand zwischen beiden axial beabstandeten ersten Elektrodenstreifen 5 in etwa gleich lang wie der axiale Abstand der Ringe oder etwas größer zu wählen, um mit hinreichend großer statistischer Wahrscheinlichkeit auch die Ranvierschen Ringe sehr großer Fasern zu erreichen. Entsprechendes gilt vorzugsweise auch für die axiale Beabstandung der dritten Elektrodenstreifen 8.In humans, it is important to inhibit or activate certain large and myelinated fibers. This is possible only at the points along the nerve fiber which these fibers are not myelinated, ie on the so-called Ranvier rings. With increasing diameter of the nerve fiber, the intervals, ie the axial distances between the Ranvierschen rings larger, accordingly, it is the axial distance between the two axially spaced first electrode strips 5 in about the same length as the axial distance of the rings or slightly larger to choose to sufficiently large statistical probability to reach the Ranvier rings of very large fibers. The same applies preferably also to the axial spacing of the third electrode strips 8.

Die axiale Gesamterstreckung der gesamten Manschettenelektrode E sollte an die intrakorporalen Größenverhältnisse des jeweiligen Nervenfaserbündels angepasst sein und typischer Weise 4 cm nicht überschreiten.The total axial extension of the entire cuff electrode E should be adapted to the intracorporeal size ratios of the respective nerve fiber bundle and typically should not exceed 4 cm.

Die rückseitig an dem Trägersubstrat 1 angebrachten Referenzelektrodenflächen 12 dienen der Erfassung des EKG-Signals und bedarfsweise des intrakorporal erfassbaren Rauschpegels.The reference electrode surfaces 12, which are attached to the back of the carrier substrate 1, are used for detecting the ECG signal and, if necessary, the intracorporeal detectable noise level.

Zusätzlich verfügt das Trägersubstrat 1 über wenigstens einen, vorzugsweise zwei oder drei durch Metallringstrukturen verstärkte Öffnungen 14, die zur Befestigung der implantierten Elektrodenanordnung CF am Nervenfaserbündel dienen. Die Befestigung erfolgt mit Hilfe eines chirurgischen Fadens, der jeweils wenigstens einmal durch die Öffnungen 14 gefädelt und in dem das Nervenfaserbündel umgebenden Gewebe vernäht wird. Im Unterschied zu dem zu einem Geradzylinder aufgerollten Bereich 1B des Trägersubstrats, auf dem die ersten und zweiten Elektrodenanordnungen 2 und 7 aufgebracht sind, so dass sie das Epineurium des Nervenfaserbündels im implantierten Zustand oberflächig berühren, steht das sich an den Trägersubstratbereich 1B anschließende Trägersubstrat 1 in Art einer ebenen Fahne seitlich vom Nervenfaserbündel ab und ragt in das umliegende Gewebe hinein. Die Metallringstrukturen 14 sollen helfen die längs des chirurgischen Fadens wirkenden Befestigungskräfte mechanisch sicher aufzunehmen und einschneidende Schädigungen am Trägersubstrat zu verhindern.In addition, the carrier substrate 1 has at least one, preferably two or three openings 14 reinforced by metal ring structures, which serve for fastening the implanted electrode arrangement CF to the nerve fiber bundle. The attachment takes place with the aid of a surgical thread which is threaded at least once through the openings 14 and in which the tissue surrounding the nerve fiber bundle is sutured. In contrast to the area 1B of the carrier substrate rolled up to form a straight cylinder, on which the first and second electrode arrangements 2 and 7 are applied, so that they touch the epineurium of the nerve fiber bundle surface in the implanted state, the carrier substrate 1 adjoining the carrier substrate area 1B is in Style of a flat flag laterally from the nerve fiber bundle and protrudes into the surrounding tissue. The metal ring structures 14 are intended to help mechanically secure the fastening forces acting along the surgical thread and to prevent drastic damage to the support substrate.

Zur manschettenartigen Umwicklung der implantierbaren -Elektrodenanordnung E um ein nicht weiter dargestelltes Nervenfaserbündel ist die dritte Elektrodenanordnung 7 auf die zum Herzen führenden Seite H längs des Nervenfaserbündels anzuordnen. Die erste, der selektiven Detektion sowie auch selektiven Stimulation lokalisierter Nervenfasern dienende Elektrodenanordnung 2 ist längs des Nervenfaserbündels gehirnseitig G angebracht.For cuff-like wrapping of the implantable electrode arrangement E about a nerve fiber bundle (not further shown), the third electrode arrangement 7 is to be arranged on the side H leading to the heart along the nerve fiber bundle. The first, the selective detection and selective stimulation of localized nerve fibers serving electrode assembly 2 is attached along the nerve fiber bundle brain side G.

Vorzugsweise sind die ersten und dritten Elektrodenstreifen 5, 8 sowie die ersten und dritten Elektrodenflächen 4, 9 auf das Trägersubstrat aufgedampft oder aufgesputtert, eine galvanische Verstärkung ist denkbar. Auch Laserstrukturierung von dünnen Metallfolien ist als Technologie möglich. Für eine dauerhafte Fügung insbesondere der ersten und dritten Elektrodenstreifen 5, 8 an das Trägersubstrat 1 weisen die Elektrodenstreifen lokale Öffnungen 15 auf, siehe Figur 7a, durch die zumindest teilweise das Polymermaterial des Trägersubstrats 1 hindurchtritt bzw. hindurchragt. Die Elektrodenoberfläche 16 jeweils der ersten und dritten Elektrodenstreifen 5, 8 sind im Übrigen bündig zur Trägersubstratoberseite 1' angeordnet und kontaktieren die Oberfläche des Nervenfaserbündels unmittelbar.Preferably, the first and third electrode strips 5, 8 and the first and third electrode surfaces 4, 9 are vapor-deposited or sputtered onto the carrier substrate, galvanic amplification is conceivable. Laser structuring of thin metal foils is also possible as a technology. For permanent joining, in particular of the first and third electrode strips 5, 8 to the carrier substrate 1, the electrode strips have local openings 15, see Figure 7a through which at least partially the polymer material of the carrier substrate 1 passes or protrudes. The electrode surface 16 of each of the first and third electrode strips 5, 8 are otherwise arranged flush with the carrier substrate upper side 1 'and contact the surface of the nerve fiber bundle directly.

Um die Fügung der Elektrodenstreifen 5, 8 dauerhaft zu verbessern, wird in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, die Elektrodenstreifen in der folgenden Weise weitgehend in das Trägersubstrat zu integrieren, siehe hierzu Figur 7b:
Die Elektrodenstreifen 5, 8 weisen jeweils eine metallische Basisplatte 17 auf, die eine Oberseite 18 und eine Unterseite 19 vorsieht. Einstückig mit der Oberseite 18 der Basisplatte 17 sind über die Oberseite 18, vorzugsweise über die gesamte Oberseite flächig verteilt, orthogonal erhabene Strukturelemente 20 vorgesehen, vorzugsweise in Form säulen-, rippen-, steg- oder hülsenartiger Fortsätze, die über einen der Trägersubstratoberfläche 1' zugewandten Oberflächenbereich 21 verfügen, der in unmittelbarer Anlage mit dem Epineurium des Nervenfaserbündels gelangen kann. Zusätzlich ist in vorteilhafter Weise eine Haftvermittlerschicht 22 zumindest zwischen der Unterseite 19 und dem die Basisplatte 17 umgebenden Polymermaterial des Trägersubstrats 1 vorgesehen. Die Haftvermittlerschicht 22 kann zudem auch auf der Oberseite 18 aufgebracht sein. Besonders geeignete Haftvermittlerschichten bestehen aus Siliziumcarbid (SiC) sowie Diamond like Carbon (DLC). Vorzugsweise werden die Elektrodenstreifen 5, 8 aus Iridiumoxid gefertigt, das zu jenen Materialien mit einer der höchsten Ladungsübertragungskapazitäten zu zählen ist.
In order to permanently improve the joining of the electrode strips 5, 8, it is proposed in a preferred exemplary embodiment to integrate the electrode strips largely into the carrier substrate in the following manner, see FIG. 7b :
The electrode strips 5, 8 each have a metallic base plate 17, which provides an upper side 18 and a lower side 19. Integral with the upper side 18 of the base plate 17 are distributed over the upper side 18, preferably over the entire upper surface, orthogonal raised structural elements 20 are provided, preferably in the form of columnar, ribbed, web or sleeve-like extensions, over one of the carrier substrate surface 1 '. facing surface region 21, which can come in direct contact with the epineurium of the nerve fiber bundle. In addition, an adhesive layer 22 is advantageously at least between the bottom 19 and the base plate 17 surrounding Polymer material of the carrier substrate 1 is provided. The adhesion promoter layer 22 can also be applied on the upper side 18. Particularly suitable primer layers consist of silicon carbide (SiC) and diamond like carbon (DLC). Preferably, the electrode strips 5, 8 are made of iridium oxide, which is one of the materials with one of the highest charge transfer capacities.

Eine weitere verbesserte Variante zur Ausbildung der Strukturelemente 20, die verteilt auf der Oberseite der Basisplatte 17 aufgebracht sind, ist in Figur 7c illustriert. Figur 7c zeigt den Längsschnitt durch ein Strukturelement 20, das eine orthogonal zur Oberseite 18 der metallischen Basisplatte 17 orientierte Längserstreckung LA aufweist, längs der das Strukturelement 20 wenigstens einen zweiten Oberflächenbereich 23 vorsieht, der parallel zur Oberseite 18 der metallischen Basisplatte 17 orientiert ist und auf dem die Haftvermittlerschicht 22 oder eine Haftvermittlerschichtanordnung 22' aufgebracht ist. Der zweite Oberflächenbereich 23 ist vom ersten Oberflächenbereich 18 beabstandet angeordnet und getrennt durch die Haftvermittlerschicht (22) bzw. die Haftvermittlerschichtanordnung (22') vollständig von dem biokompatiblen Polymer umgeben. Der zweite Oberflächenbereich ist, wie aus der Figur 7c zu entnehmen ist, der Oberseite 18 der Basisplatte 17 zugewandt orientiert. Selbstverständlich ist es zusätzlich möglich und vorteilhaft die Haftvermittlerschicht 22 bzw. die Haftvermittlerschichtanordnung 22' sowohl an einem dritten Oberflächenbereich 24, der dem zweiten Oberflächenbereich 23 gegenüberliegt und/oder an der Ober- und/oder Unterseite 18, 19 der Basisplatte 17 vorzusehen.A further improved variant for the formation of the structural elements 20, which are applied distributed on the upper side of the base plate 17, is shown in FIG FIG. 7c illustrated. FIG. 7c shows the longitudinal section through a structural element 20 having an orthogonal to the top 18 of the metallic base plate 17 oriented longitudinal extent LA, along which the structural element 20 at least a second surface portion 23 provides, which is oriented parallel to the top 18 of the metallic base plate 17 and on which Adhesive layer 22 or a bonding agent layer assembly 22 'is applied. The second surface region 23 is spaced from the first surface region 18 and completely surrounded by the biocompatible polymer separated by the adhesion promoter layer (22) and the adhesion promoter layer arrangement (22 '). The second surface area is as from the FIG. 7c can be seen, the upper side 18 of the base plate 17 facing oriented. Of course, it is additionally possible and advantageous to provide the adhesion promoter layer 22 or the adhesion promoter layer arrangement 22 'both on a third surface region 24 which lies opposite the second surface region 23 and / or on the upper and / or lower side 18, 19 of the base plate 17.

Die Anzahl sowie auch Anordnung der einzelnen Strukturelemente 20 können beliebig gewählt werden, vorzugsweise eignen sich jedoch geometrisch geordnete Konstellationen KO, wie bspw. quadratische, pentagonale, hexagonale oder höherwertige Anordnungsmuster, wie dies aus der Figur 7b zu entnehmen ist.The number and arrangement of the individual structural elements 20 can be chosen arbitrarily, but are preferably geometrically ordered constellations KO, such as. Square, pentagonal, hexagonal or higher order arrangement pattern, as is known from FIG. 7b can be seen.

In den Figuren 8a bis f ist eine das Trägersubstrat 1 der implantierbaren Manschettenelektrode CE teilweise umfassende Manschette M dargestellt, die jenen Bereich des Trägersubstrates 1 sowohl an dessen Unter- sowie auch Oberseite umfasst, der sich unmittelbar an den Trägersubstratbereich 1B anschließt und sich im Unterschied zum Trägersubstratbereich 1B nicht im Wege einer materialinhärenten mechanischen Vorspannung selbständig geradzylinderförmig verformt und auf diese Weise bündig an das Epineurium des Nervenfaserbündels im implantierten Zustand in Anlage gebracht wird.In the FIGS. 8a to f a cuff M which partially encloses the carrier substrate 1 of the implantable cuff electrode CE is shown Area of the carrier substrate 1 both at its lower and upper side, which adjoins directly to the carrier substrate area 1B and in contrast to the carrier substrate area 1B is not self-linearly deformed in the way of a material-inherent mechanical bias and in this way flush with the epineurium of the nerve fiber bundle in implanted state is brought into abutment.

Die Manschette M dient in erster Linie einem verbesserten Handling der implantierbaren Manschettenelektrode CE, die aufgrund ihrer sehr geringen Trägersubstratdicke sowie der auf die Trägersubstratoberfläche aufgebrachten filigranen Elektrodenanordnungen vom Operateur eine besonders sorgfältige Handhabung abverlangt. Die Manschette M ist vorzugsweise einteilig ausgebildet und verfügt über ein Manschettenunterteil Mu sowie ein Manschettenoberteil Mo, die beide über ein Filmscharniergelenk 25 gelenkig verbunden sind, siehe hierzu Figuren 8b und 8c. Das Manschettenunterteil Mu verfügt über eine das Trägersubstrat 1 einbettende Vertiefung 26, in die das Trägersubstrat 1 einsetzbar ist. Im eingesetzten Zustand umfasst das Manschettenunterteil Mu das Trägersubstrat 1 in der aus Figur 8b entnehmbaren, umrahmenden Weise, das heißt das Manschettenunterteil MU ragt seitlich unter dem Trägersubstrat 1 hervor.The sleeve M serves primarily for improved handling of the implantable sleeve electrode CE, which requires particularly careful handling by the surgeon on account of its very low carrier substrate thickness and the filigree electrode arrangements applied to the carrier substrate surface. The sleeve M is preferably formed in one piece and has a sleeve lower part Mu and a sleeve upper part Mo, both of which are hingedly connected via a living hinge hinge 25, see FIGS. 8b and 8c , The sleeve bottom part Mu has a recess 26 embedding the carrier substrate 1 into which the carrier substrate 1 can be inserted. In the inserted state, the lower sleeve part Mu comprises the carrier substrate 1 in the FIG. 8b removable, framing manner, that is, the lower sleeve part MU protrudes laterally below the carrier substrate 1.

Das einstückig mit dem Manschettenunterteil Mu über das Scharniergelenk 25 verbundene Manschettenoberteil Mo ist in Form und Größe an das Manschettenunterteil Mu angepasst und verfügt gleichfalls wie das Manschettenunterteil Mu über eine das Trägersubstrat 1 einbettende Vertiefung 27, so dass im geschlossenem Zustand der Manschette M das Trägersubstrat 1 in der in Figur 8a dargestellten Weise hermetisch umfasst, wobei lediglich der Trägersubstratbereich 1B aus der Manschette M emporragt.The sleeve upper part Mo connected in one piece with the sleeve bottom part Mu via the hinge joint 25 is adapted in shape and size to the sleeve bottom part Mu and likewise has the recess bottom 27 embedding the carrier substrate 1, like the sleeve bottom part Mu, so that in the closed state of the sleeve M the carrier substrate 1 in the in FIG. 8a hermetically, wherein only the carrier substrate region 1B protrudes from the sleeve M.

Neben einem verbesserten Handling dient die Manschette M insbesondere auch einer verbesserten Fixierung der Manschettenelektrode CE relativ zum Nervenfaserbündel. Hierzu sehen die Manschettenober- und -unterseiten Mo, Mu jeweils Befestigungsöffnungen 14' vor, siehe Fig. 8a, b, d, die deckungsgleich mit den innerhalb des Trägersubstrates 1 eingebrachten Befestigungsöffnungen 14 im zusammengeklappten Zustand der Manschette M sind. Auf diese Weise ist es möglich einen chirurgischen Faden 28 durch die Öffnungen 14, 14' der von der Manschette M umfassten Manschettenelektrode CE zu führen. Hierdurch kann die Metallring ummantelte Befestigungsöffnung 14 der Manschettenelektrode CE durch die innerhalb der Manschette M eingebrachte Befestigungsöffnung 14' entlastet werden. Vorzugsweise ist die Manschette M aus einem stabilen Kunststoffmaterial gefertigt, beispielsweise aus Parylen. Zur weiteren Steigerung der Festigkeit, kann die Mo und Mu auch aus einem Polymerhybrid bestehen (z.B. Parylen (innen) und Silikongummi aussen). Dieser Hybrid hat den Vorteil, dass die Stabilität des Parylen mit der Reißfestigkeit des Silikons kombiniert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Befestigungsöffnungen 14' innerhalb der Manschette M durch entsprechende Materialaufdickung verstärkt ausgeführt.In addition to improved handling, the cuff M also serves in particular for improved fixation of the cuff electrode CE relative to the nerve fiber bundle. For this purpose, the sleeve upper and lower sides Mo, Mu each provide attachment openings 14 ', see Fig. 8a, b . d that coincide with the introduced within the carrier substrate 1 mounting holes 14 in the collapsed state of the sleeve M are. In this way it is possible to guide a surgical suture 28 through the apertures 14, 14 'of the cuff electrode CE encompassed by the cuff M. In this way, the metal ring encased mounting opening 14 of the sleeve electrode CE can be relieved by the introduced within the sleeve M mounting opening 14 '. Preferably, the sleeve M is made of a stable plastic material, for example of parylene. To further increase the strength, the Mo and Mu can also consist of a polymer hybrid (eg, parylene (inside) and silicone rubber outside). This hybrid has the advantage that the stability of the parylene is combined with the tear strength of the silicone. In a preferred embodiment, the attachment openings 14 'inside the sleeve M are made reinforced by appropriate material thickening.

In Manschettenoberteil Mo sind Öffnungsfenster 29 eingebracht, die einen freien Zugang zu den Referenzelektrodenflächen 12 gewährleisten. In Figur 8e ist ein diesbezüglicher Querschnitt durch das von der Manschette M umfasste Trägersubstrat 1 dargestellt, an dessen Oberseite Referenzelektrodenflächen 12 eingebracht sind, die durch die innerhalb des Manschettenoberteils Mo eingebrachten Öffnungsfenster 29 frei zugänglich bleiben. Vorzugsweise umfassen die Öffnungsfenster 29 die Referenzelektrodenflächen 12 mit einer schräg abfallenden Begrenzungsflanke 29', so dass dafür gesorgt ist, dass die Referenzelektrodenflächen 29 ganzflächig mit umliegendem Gewebe in Körperkontakt treten können.In the upper part of the sleeve Mo opening windows 29 are introduced, which ensure free access to the reference electrode surfaces 12. In FIG. 8e a cross-section through this is represented by the carrier substrate 1 encompassed by the sleeve M, on the upper side of which reference electrode surfaces 12 are introduced, which remain freely accessible through the opening windows 29 introduced inside the sleeve upper part Mo. Preferably, the opening windows 29 comprise the reference electrode surfaces 12 with a sloping boundary edge 29 ', so that it is ensured that the reference electrode surfaces 29 can come into body contact with the surrounding tissue over the entire surface.

Um sicherzustellen, dass die Manschette M in einem geschlossenen Zustand verbleibt, sind zwischen dem Manschettenober- und -unterteil Mo, Mu Verriegelungsstrukturen V angeordnet, die beispielsweise aus einem Pin 30 und einer gegenliegend angeordneten Vertiefung 31 bestehen, siehe Figuren 8c und f. Beim Zusammenklappen des Manschettenober- und -unterteils fügen sich die Pins 30 kraftbeaufschlagt in die entsprechenden Vertiefung 31, in der der Pin 31 jeweils reibschlüssig, dauerhaft gehalten wird. In Figur 48 ist der geschlossene Zustand einer Verriegelungsstruktur V illustriert. Hierbei ragt der am Manschettenoberteil Mo angebrachte Pin 30 durch eine entsprechende im Trägersubstrat 1 eingebrachte Öffnung und mündet endseitig innerhalb der Vertiefung 31 des Manschettenunterteils Mu. Selbstverständlich sind alternative Ausgestaltungsformen für die Verriegelungsstrukturen denkbar, beispielsweise in Form geeignet ausgebildeter Rastmechanismen.To ensure that the cuff M remains in a closed state, interlocking structures V are arranged between the cuff top and bottom parts Mo, Mu, which consist, for example, of a pin 30 and a recess 31 arranged opposite one another, see FIGS. 8c and f. When folding the cuff upper and lower part, the pins 30 are subjected to force in the corresponding recess 31, in which the pin 31 is held by friction, permanently. In Fig. 48, the closed state a locking structure V illustrated. In this case, the pin 30 mounted on the sleeve top Mo protrudes through a corresponding opening introduced in the carrier substrate 1 and terminates at the end within the recess 31 of the sleeve base Mu. Of course, alternative embodiments for the locking structures are conceivable, for example in the form of suitably designed locking mechanisms.

In Figur 9 ist eine weitere Ausführungsform illustriert, die eine erleichterte Implantation der lösungsgemäß ausgebildeten Manschettenelektrode CE ermöglicht. Innerhalb des Trägersubstrats 1 ist ein Fluidkanalsystem 32 eingearbeitet, das vollständig vom Trägersubstrat 1 umfasst ist. Das Fluidkanalsystem 32 erstreckt sich im Wesentlichen im Bereich des Trägersubstratbereiches 1B, der aufgrund einer materialinhärenten Vorspannung ohne äußere Krafteinwirkung im Wege einer autonomen Selbstaufwicklung die Gestalt eines Gradzylinders annimmt. Wird hingegen das Fluidkanalsystem 32 mit einem Fluid, vorzugsweise Wasser gefüllt, so vermag der sich längs des Fluidkanalsystems 32 ausbildende Wasserdruck den Trägersubstratbereich 1b entgegen der materialinhärenten Wickelkräfte eben aufzuspannen. Hierzu verfügt das Fluidkanalsystem 32 über sich in Umfangsrichtung der Mantelfläche des sich selbständig ausbildenden Gradzylinders verlaufende Fluidkanaläste 33, die im befüllten Zustand die erforderliche Streckung des Trägersubstratbereiches 1B erzwingen.In FIG. 9 another embodiment is illustrated, which facilitates facilitated implantation of the solution formed according to the sleeve electrode CE. Within the carrier substrate 1, a fluid channel system 32 is incorporated, which is completely covered by the carrier substrate 1. The fluid channel system 32 extends substantially in the region of the carrier substrate region 1B, which assumes the shape of a graduated cylinder due to a material-inherent bias without external force by means of an autonomous self-winding. If, on the other hand, the fluid channel system 32 is filled with a fluid, preferably water, then the water pressure forming along the fluid channel system 32 can just clamp the carrier substrate region 1b against the material-inherent winding forces. For this purpose, the fluid channel system 32 has in the circumferential direction of the lateral surface of the self-forming graduated cylinder extending fluid channel branches 33, which force the required extension of the carrier substrate area 1B in the filled state.

Zur Befüllung des Fluidkanalsystems 32 sind wenigstens zwei Kanalöffnungen 34 innerhalb des Trägersubstrats 1 vorgesehen, deren Größe und Anordnung derart bemessen sind, dass sie fluiddicht an Ein- und Austrittsöffnungen von innerhalb der Manschette M verlaufenden Fluidzu- bzw. -ableitungen 35, 36 münden. Die innerhalb der Manschette M verlaufenden Zu- bzw. Ableitungen 35, 36 sind fluidisch mit einem Fluidsteuersystem 37 verbunden, das von einem Operateur betätigbar ist.For filling the fluid channel system 32 at least two channel openings 34 are provided within the carrier substrate 1, whose size and arrangement are dimensioned such that they fluid-tight at inlet and outlet openings of extending within the sleeve M Fluidzu- or discharges 35, 36 open. The inlet and outlet lines 35, 36 running inside the cuff M are fluidically connected to a fluid control system 37, which can be actuated by an operator.

Im Falle einer Implantation ist das Fluidkanalsystem 32 mit einem Fluid befüllt, wodurch der Trägersubstratbereich 1B gestreckt ist. In diesem Zustand platziert der Operateur die Manschettenelektrode CE exakt an einer vorgegebenen Stelle längs des Nervenbündels. Anschließend erfolgt die Entleerung des Fluidkanalsystems 32 durch den Operateur, wodurch sich der Trägersubstratbereich 1B selbsttätig um das Nervenfaserbündel wickelt. Als letzter Schritt wird die Manschettenelektrode CE mit einem chirurgischen Faden durch die in der Manschette vorgesehenen Befestigungsöffnungen 14' am umliegenden Gewebe fixiert.In the case of implantation, the fluid channel system 32 is filled with a fluid, whereby the carrier substrate region 1B is stretched. In this state, the Operate the cuff electrode CE exactly at a predetermined location along the nerve bundle. Subsequently, the emptying of the fluid channel system 32 is performed by the surgeon, whereby the carrier substrate area 1B automatically wraps around the nerve fiber bundle. As a final step, the cuff electrode CE is fixed to the surrounding tissue with a suture thread through the attachment holes 14 'provided in the cuff.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des vorstehenden Fluidkanalsystems 32 ist es denkbar dieses mit einem Formgedächtnismetall- Formgedächtnispolymer zu füllen. Zu Zwecken der Aktivierung sind die Kanalöffnungen 34 mit metallisierten Kontakten versehen, über die eine elektrische Spannung längs der Zuleitungen 35, 36 zur Entfaltung der implantierbaren Elektrodenanordnung CE über ein entsprechend modifiziertes Steuergerät 37 anlegbar ist, bis die Elektrode letztlich platziert ist.In an advantageous embodiment of the above fluid channel system 32, it is conceivable to fill this with a shape memory metal shape memory polymer. For purposes of activation, the channel openings 34 are provided with metallized contacts, via which an electrical voltage along the leads 35, 36 for deployment of the implantable electrode assembly CE via a correspondingly modified controller 37 can be applied until the electrode is finally placed.

In Figur 10 ist ein Flussdiagramm illustriert, aus dem die Abfolge von Einzelschrittmaßnahmen für eine Blutdruckbeeinflussung bzw. -regulierung durch selektive elektrische Stimulation von Nervenfasern entnommen werden kann. Es sei angenommen, dass zu Zwecken der Stimulation, die in Figur 6 illustrierte Elektrodenanordnung lokal um den Vagusnerv appliziert ist, mit der die Inhibitionsfunktion möglich ist. Sollte auf eine Inhibition verzichtet werden können, so eignet sich gleichsam die Elektrodenanordnung gemäß Figur 2a. Die weitere Erläuterung nimmt zugleich Bezug auf die in Figur 1 dargestellten Komponenten der lösungsgemäßen implantierbaren Anordnung E. Um Wiederholungen zu vermeiden sei vorausgeschickt, dass die mit y bezeichneten Entscheidungspunkte einem "ja" und die mit n bezeichneten Entscheidungspunkte einem "nein" entsprechen.

  • I) Start: Aktivierung der implantierbaren Anordnung E entweder manuell oder automatisch, hierzu wird die Auswerte-/Steuereinheit in Form eines Microcontrollers initiiert (A/S, Fig.1)
  • II) Erfassung des EKG Signals mittels der Elektroden 12 der Manschettenelektrode E, siehe Fig. 6. Die Auswerte-/Steuereinheit A/S validiert hierbei die R-Zacke und separiert etwaige EMP Fehler aus dem Signal, wobei mehrere Durchläufe monitoriert werden. Die Auswerte-/Steuereinheit A/S bestimmt hierbei die Zuverlässigkeit, mit der die R-Zacken erkannt werden. Schließlich ermittelt die Auswerte-/Steuereinheit A/S die Herzschlagrate.
  • III) Erfassung des Blutdrucksignals SN mittels der ersten Elektrodenflächen 4, der ersten Elektrodenstreifen 5 sowie der EKG- Elektrodenflächen 12, der Manschettenelektrode E. Dies erfolgt durch kohärentes Mitteln der Signale der mittleren Reihe der ersten Elektrodenflächen 4, getriggert durch die Anstiegsflanke des zuvor ermittelten EKG Signales.
  • IV) Entscheiden ob Blutdruckänderung vorliegt.
  • IVa) Hierbei erfragt die Auswerte-/Steuereinheit A/S einen aktuellen ReferenzBlutdruck (SB) und vergleicht bzw. kalibriert die Amplitude des Referenzsignales mit dem Blutdrucksignals SN
  • IVb) Validierung des Blutdruckes und der Stimulationsposition, falls Blutdruckänderung vorliegt, siehe y. Die Auswerte-/Steuereinheit A/S fragt die Look up Tabelle LT nach bereits für diesen Patienten abgelegten Blutdrucksignalwerten SN sowie Zeit-Intervallen ZV und ZV* ab und vergleicht diese mit dem im Wege der Mittelung erfassten Blutdrucksignal SN. Die Auswerte-/Steuereinheit A/S ermittelt das "beste" SN einer Elektrode, diese wird als kommende Stimulationselektrode im Arbeitsspeicher markiert
  • V) Bestimmung des zeitlichen Versatzes ZV zwischen EKG-Signal und Blutdruckreferenzsignal. Hierbei ermittelt die Komparatoreinheit K1 den zeitlichen Versatz ZV zwischen R-Zacke und Anstiegsschwellwert und Referenzblutdruck.
    Die Komparatoreinheit K2 ermittelt den zeitlichen Versatz ZV* zwischen dem Anstiegsschwellwert des Referenzsignales und dem über die Elektrode erfassten neuronalen Blutdrucksignal siehe ZS in Fig. 3 und SN in Fig. 4. Aus dem Referenzblutdruck werden Beginn P1 und Ende P2 der Pulswelle PW bestimmt. Dieses Intervall ergibt T1, siehe auch Figur 3B und C. Das Intervall T1 wird um den zeitlichen Versatz ZV + ZV* versetzt und ergibt das Intervall ZF. (Siehe Fig. 3)
  • VI) Entscheidung zur Stimulation und Auswahl der Stimulationsparameter:
    Die Auswerte-/Steuereinheit A/S ermittelt die Uhrzeit UH und die aktuelle Lage und Bewegung des Patienten mit dem Beschleunigungssensor (BS).
    Die Auswerte-/Steuereinheit A/S ermittelt ferner die Impedanzen der Stimulationselektrode über den Inter-Stimulus Impedanz Detektor. Basierend auf den erhobenen Blutdruckwerten, der Herzschlagrate, der Aktivität des Patienten und dem Ausbleiben eines anderslautenden Steuerkommandos, z.B. ausgelöst durch externes Signal durch Radio Com Modul (SES), ein Fehlfunktionssignal einer Komponente des Implantates (z.B. eines IC der Stimulationsseite), oder der Detektion eines starken statischen Magnetfeldes (EMP), etc, entscheidet die Auswerte-/Steuereinheit A/S, ob eine Stimulation erfolgen soll, ja (y) oder nein (n).
  • VIa) Stimulationsreferenzwerte. Die Auswerte-/Steuereinheit A/S vergleicht die erhobenen Parameter mit bereits gespeicherten in der Look up Tabelle LT und dem Speichermodul SM und wählt passende Stimulationsparameter aus (passend bedeutet wie "stark" und wie "lange" muss stimuliert werden um den Blutdruck um x% zu senken).
    Die Stimulationskoordinaten wie (ZF, Anzahl und Form der Pulse werden dem "aktivierenden" Funktionsgenerator F1 (binär) mitgeteilt. Falls parallel selektiv Inhibiert werden muss, werden die passenden Stimulationsparameter für die selektive Inhibition an den Funktionsgenerator F2 (binär) weitergegeben.
  • Vlla) Die Auswerte-/Steuereinheit A/S entscheidet über das Inhibitionsverfahren (HF oder anodaler Block)
  • Vllb) Die Auswerte-/Steuereinheit A/S entscheidet über den Stimulationsmodus A oder B (siehe Fig. 5)
  • Vlllb) Vorbereitung/Modulation der aktivierenden Stimulationsparameter gemäß Modus A:
    Wird ein A-Modus für eine schnelle Intervention gewählt, wird ein fester Stimulationssweep mit definierter Anzahl an Einzelpulsen vorbereitet (Dauer ist nicht korreliert mit dem ZF Interval, sondern wird einer Tabelle entnommen), der mit vordefinierten Pausen wiederholt wird (Siehe Fig. 5 Modus A).
    Die Auswerte-/Steuereinheit A/S übergibt ein Template an den ersten Funktionsgenerator F1, der das Spannungssignal generiert, das an den Modulator M1 übertragen wird.
  • VIIIc) Vorbereitung/Modulation der aktivierenden Stimulationsparameter gemäß Modus B:
    Wird ein B-Modus gewählt, müssen die Einzelpulse weiter optimiert werden. Der erste Funktionsgenerator F1 erstellt ein analoges Template eines Stimulationsintervals (SSI) und passt eine definierte Anzahl an einzelnen biphasischen Pulsen in das Interval ZF ein. Hierbei wird das Stimulationssignal dem biologischen Signal angepasst. Der Referenzblutdruckverlauf wird als umhüllende Funktion über die Amplitude des Einzelpulse gelegt (siehe Fig. 4A). Der erste Funktionsgenerator F1 übergibt die Tabelle mit dem vorbereiteten Stimulationssweep an den Modulator M1.
  • IX) Anpassung der Phasen der Einzelpulse des Sweeps:
    Der Modulator M1 ist für beide Modi zuständig und variiert die beiden Phasen jedes einzelnen Pulses (siehe Fig. 4 B) um eine für den individuellen Patienten ideale Einzelpulsform zu erstellen. Der Modulator M1 übergibt das "fertige" Spannungssignal in Form eines Sweeps an den Signal-Strom-Umwandler (SSW1).
  • Xb) Durchführung der aktivierenden Stimulation:
    Der Signal-Strom-Umwandler SSW1 wartet auf das EKG Trigger Signal und wartet bis das "aktive Fenster für die Stimulation ZF" erreicht ist und überträgt den Stimulationssweep auf die zuvor ausgewählte Stimulationselektrode. Zwischen jedem Einzelpuls wird die Impedanz des Stimulationskontaktes durch die Elektrodenimpedanzmesseinheit EM erfasst. Wird eine Polarisation vermittels der Auswerte-/Steuereinheit A/S detektiert gibt diese dem aktiven Polarisationskompensator EE1 den Befehl zwischen jedem Puls eine kleine Extraladung zur Kompensation durch den Stimulationskontakt zu leiten. Reicht diese Interstimulationskompensation nicht aus, wird zudem der nach Beendigung des Sweeps der Intersweep-Kompensator aktiviert und gleicht eine Polarisation aus.
  • VIIIa) Vorbereitung/Modulation der inhibierenden Stimulationsparameter:
    Die Auswerte-/Steuereinheit übergibt dem Funktionsgenerator F2 ein Stimulationsintervall für die Inhibition. In aller Regel ist dies länger als die aktivierende Stimulation, d.h. es beginnt kurz davor und endet nach der aktivierenden Stimulation.
    Die Auswerte-/Steuereinheit A/S legt fest, ob der zweite Funktionsgenerator F2 einen anodalen Block legt, d.h. nur monophasischen Block oder ob ein HF-Block erfolgen soll. Der Funktionsgenerator 2 erstellt zudem entsprechend ein Stimulations(Spannungs-)Template. Im Falle eines HF-Blockes übergibt der F2 das Spannungssignal dem Modulator M2, um die einzelnen Phasen zu "glätten".
  • Xa) Durchführung der inhibierenden Stimulation:
    Der Signal-Strom-Umwandler SSW2 setzt das Signal entweder als anodaler Block des F2 oder als HF-Block des M2 in ein Stromsignal um und leitet es über die Inhibitionselektrode 9 der Reihe 13, siehe Figur 6. Die Elektrodenimpedanzmesseinheit EM überwacht die Polarisierung der inhibierenden Elektroden 9 und aktiviert über die Auswerte-/Steuereinheit A/S im Bedarfsfall die Entpolarisierungseinheit EE2 zur Kompensation.
    Beim HF-Block kann beides erfolgen interstimulus und intersweep, beim anodalen Block wird nur der Intersweepkomensator aktiv.
  • XI) Auswertung der Stimulation:
    Die Auswerte-/Steuereinheit A/S ermittelt die Veränderung der Blutdruckkurve und leitet eine Wiederholung ein. Im Falle des B-Modus kann als primärer Stimulationsparameter variiert werden wieviele Herzschläge die Stimulation pausiert. Über diese Funktion erfolgt die (patientenpezifische) Rückkopplung der Wirkungsweise des Implantates.
    Der Erfolg der Stimulation wird in einen Speicher geschrieben um für spätere Vergleiche benutzt werden zu können.
Bezugszeichenliste 1 Trägersubstrat 1' Trägersubstratoberfläche 1B Trägersubstratbereich 2 erste Elektrodenanordnung 3 erste Elektrodenstrukturen 4 erste Elektrodenflächen 4a axiale Erstreckung der ersten Elektrodenflächen 4U in Umfangsrichtung orientierte Erstreckung der ersten Elektrodenflächen 5 erste Elektrodenstreifen 6, 6' Signaldetektor und -generator 7 dritte Elektrodenanordnung 8 dritte Elektrodenstreifen 9 dritte Elektrodenflächen 9a axiale Erstreckung der dritten Elektrodenflächen 9U in Umfangsrichtung orientierte Erstreckung der dritten Elektrodenflächen 10 Lichtwellenleiteranordnung 11 Lichtwellenleiteröffnungen 12 Zweite Elektrodenanordnung, EKG-Elektrodenflächen 13 dritte Elektrodenstruktur 14 Befestigungsöffnungen 15 Öffnung 16 Elektrodenstreifenoberfläche 17 Basisplatte 18 Oberseite 19 Unterseite 20 Strukturelement 21 Oberflächen bereich 22 Haftvermittlerschicht 22' Haftvermittlerschichtanordnung 23 Zweiter Oberflächenbereich 24 dritter Oberflächenbereich A Axiale Richtung A/S Auswerte-/Steuereinheit A3, A4 Amplitude Amax Maximale Amplitude AT Anodischer Signalteil BS Beschleunigungssensor DE Delle E Implantierbare Elektrodenanordnung, Manschettenelektrode E1 Anodische Amplitude E2 Kathodische Amplitude E3 Kathodische Pulsbreite E4 Anodische Amplitude E5 Wiederholrate E6 Repolarisationsflanke E7 Pause, Nullpegel zwischen anodischer und kathodischer Amplitude EE1, EE2 Entpolarisierungseinheit EKG EKG-Zeitsignal EM Elektrodenimpedanzmesseinheit EMP Schutzeinheit gegenüber Elektromagnetischer Pulseinwirkung EMP/MRT EP Einzelpuls ES Energiespeicher / Energiequelle F1, F2 Funktionsgenerator G Gehirn H Herz KO Geometrische Konstellation KT Kathodischer Signalteil L Leiterbahn LA Längsachse des Strukturelementes LI Lichtwellenleiter LQ Lichtquelle(n) LT Look/up - Tabelle M Maximum M1, M2 Modulator NF Nervenfaser NFB Nervenfaserbündel P1, P2 Charakteristische Phasenpunkte längs des Zeitsignals PW Pulswelle, Blutdruckwelle R R-Zacke des EKG-Signals SB Blutdrucksensor SES Signal- und Energieversorgungseinheit SM Speicher Modul SN Natürliches neuronales elektrisches Signal SSI Stimulationssignal SSW1, SSW2 Signal-Strom Wandler T Timereinheit T1 Zeitdauer der Pulswelle TSN Pulsdauer eines natürlichen neuronalen, elektrischen Signals U Umfangsrichtung UH Uhr V Verbindungsstruktur ZF Zeitfenster ZS Zeitsignal ZV, ZV* Zeitversatz In FIG. 10 Fig. 3 illustrates a flow chart from which the sequence of single-step actions for blood pressure control through selective electrical stimulation of nerve fibers may be taken. It is believed that for purposes of stimulation, in FIG. 6 illustrated electrode assembly is applied locally to the vagus nerve with which the inhibition function is possible. Should it be possible to dispense with an inhibition, the electrode arrangement is also suitable as it were FIG. 2a , The further explanation also refers to the in FIG. 1 Components of the implantable arrangement according to the invention E. In order to avoid repetition, it should be stated that the decision points denoted by y correspond to a "yes" and the decision points designated by n correspond to a "no".
  • I) Start: Activation of the implantable device E either manually or automatically, for this purpose, the evaluation / control unit is initiated in the form of a microcontroller (A / S, Fig.1 )
  • II) detection of the ECG signal by means of the electrodes 12 of the sleeve electrode E, see Fig. 6 , The evaluation / control unit A / S validates the R-wave and separates any EMP errors from the Signal, where several passes are monitored. The evaluation / control unit A / S determines the reliability with which the R-waves are detected. Finally, the evaluation / control unit A / S determines the heart rate.
  • III) Detection of the blood pressure signal SN by means of the first electrode surfaces 4, the first electrode strips 5 and the ECG electrode surfaces 12, the cuff electrode E. This is done by coherently averaging the signals of the middle row of the first electrode surfaces 4, triggered by the rising edge of the previously determined ECG signal.
  • IV) Deciding whether blood pressure change is present.
  • IVa) In this case, the evaluation / control unit A / S requests a current reference blood pressure (SB) and compares or calibrates the amplitude of the reference signal with the blood pressure signal SN
  • IVb) Validation of blood pressure and pacing position in case of blood pressure change, see y. The evaluation / control unit A / S queries the look-up table LT for blood pressure signal values SN already stored for this patient as well as time intervals ZV and ZV * and compares these with the averaged blood pressure signal SN. The evaluation / control unit A / S determines the "best" SN of an electrode, which is marked as the upcoming stimulation electrode in the main memory
  • V) Determination of the time offset ZV between ECG signal and blood pressure reference signal. In this case, the comparator unit K1 determines the time offset ZV between the R wave and the rise threshold value and the reference blood pressure.
    The comparator unit K2 determines the time offset ZV * between the rise threshold value of the reference signal and the neural blood pressure signal detected via the electrode, see ZS in FIG Fig. 3 and SN in Fig. 4 , Out At the reference blood pressure, the beginning P1 and the end P2 of the pulse wave PW are determined. This interval gives T1, see also FIGS. 3B and C , The interval T1 is offset by the time offset ZV + ZV * and results in the interval ZF. (Please refer Fig. 3 )
  • VI) Decision to Stimulate and Select Stimulation Parameters:
    The evaluation / control unit A / S determines the time UH and the current position and movement of the patient with the acceleration sensor (BS).
    The evaluation / control unit A / S also determines the impedances of the stimulation electrode via the inter-stimulus impedance detector. Based on the collected blood pressure values, the heart rate, the activity of the patient and the absence of a different control command, eg triggered by external signal by Radio Com Module (SES), a malfunction signal of a component of the implant (eg an IC of the stimulation side), or the detection a strong static magnetic field (EMP), etc., the evaluation / control unit A / S decides whether a stimulation is to take place, yes (y) or no (n).
  • VIa) stimulation reference values. The evaluation / control unit A / S compares the ascertained parameters with those already stored in the look-up table LT and the memory module SM and selects appropriate stimulation parameters (suitably means "strong" and "long" must be stimulated to increase the blood pressure by x % to lower).
    The stimulation coordinates such as (IF, number and shape of the pulses are communicated to the "activating" function generator F1 (binary) If parallel inhibition is required in parallel, the appropriate stimulation parameters for the selective inhibition are passed to the function generator F2 (binary).
  • Vlla) The evaluation / control unit A / S decides the inhibition procedure (HF or anodal block)
  • Vllb) The evaluation / control unit A / S decides on the stimulation mode A or B (see Fig. 5 )
  • VIIIb) Preparation / modulation of the activating stimulation parameters according to mode A:
    If an A-mode is selected for rapid intervention, a fixed stimulation sweep with a defined number of individual pulses is prepared (duration is not correlated with the IF interval, but is taken from a table), which is repeated with predefined pauses (See Fig. 5 Mode A).
    The evaluation / control unit A / S transfers a template to the first function generator F1, which generates the voltage signal which is transmitted to the modulator M1.
  • VIIIc) Preparation / Modulation of the Activating Stimulation Parameters According to Mode B:
    If a B mode is selected, the individual pulses must be further optimized. The first function generator F1 creates an analog template of a stimulation interval (SSI) and fits a defined number of individual biphasic pulses into the interval ZF. In this case, the stimulation signal is adapted to the biological signal. The reference blood pressure curve is placed as an enveloping function over the amplitude of the individual pulses (see Fig. 4A ). The first function generator F1 transfers the table with the prepared stimulation sweep to the modulator M1.
  • IX) Adjustment of the phases of the individual pulses of the sweep:
    The modulator M1 is responsible for both modes and varies the two phases of each individual pulse (see Fig. 4B) to create an ideal single pulse shape for the individual patient. The modulator M1 passes the "ready" voltage signal in the form of a sweep to the signal-to-current converter (SSW1).
  • Xb) Carrying out the activating stimulation:
    The signal-to-current converter SSW1 waits for the ECG trigger signal and waits until the "active stimulation window ZF" is reached and transmits the stimulation sweep to the previously selected stimulation electrode. Between each individual pulse, the impedance of the stimulation contact is detected by the electrode impedance measuring unit EM. If a polarization is detected by means of the evaluation / control unit A / S, this gives the active polarization compensator EE1 the command between each pulse to conduct a small extra charge for compensation by the stimulation contact. If this inter-stimulation compensation is insufficient, the intersweep compensator is also activated after the sweep has been completed and compensates for a polarization.
  • VIIIa) Preparation / Modulation of the Inhibitory Stimulation Parameters:
    The evaluation / control unit gives the function generator F2 a pacing interval for the inhibition. As a rule, this is longer than the activating stimulation, ie it begins shortly before and ends after the activating stimulation.
    The evaluation / control unit A / S determines whether the second function generator F2 sets an anodal block, ie only monophasic block or whether an RF block is to take place. The function generator 2 also creates a stimulation (voltage) template accordingly. In the case of an RF block, the F2 passes the voltage signal to the modulator M2 to "smooth" the individual phases.
  • Xa) Carrying out the inhibitory stimulation:
    Signal-to-current converter SSW2 converts the signal either as an anode block of F2 or as an RF block of M2 into a current signal and conducts it across series 13 inhibiting electrode 9, see FIG. 6 , The electrode impedance measuring unit EM monitors the polarization of the inhibiting electrodes 9 and activates the depolarization unit EE2 for compensation via the evaluation / control unit A / S if necessary.
    In the HF block, both can be done interstimulus and intersweep, in the anodal block only the intersweep compensator becomes active.
  • XI) Evaluation of the stimulation:
    The evaluation / control unit A / S determines the change in the blood pressure curve and initiates a repetition. In the case of B-mode, it is possible to vary as the primary stimulation parameter how many heartbeats pause the stimulation. Via this function, the (patient-specific) feedback of the mode of action of the implant takes place.
    The success of the stimulation is written into a memory to be used for later comparisons.
LIST OF REFERENCE NUMBERS 1 carrier substrate 1' Carrier substrate surface 1B Carrier substrate region 2 first electrode arrangement 3 first electrode structures 4 first electrode surfaces 4a axial extension of the first electrode surfaces 4U in the circumferential direction oriented extension of the first electrode surfaces 5 first electrode strips 6, 6 ' Signal detector and generator 7 third electrode arrangement 8th third electrode strips 9 third electrode surfaces 9a axial extension of the third electrode surfaces 9U in the circumferential direction oriented extension of the third electrode surfaces 10 Optical fiber array 11 Fiber optic ports 12 Second electrode arrangement, ECG electrode surfaces 13 third electrode structure 14 mounting holes 15 opening 16 Electrode strip surface 17 baseplate 18 top 19 bottom 20 structural element 21 Surface area 22 Bonding layer 22 ' Bonding layer arrangement 23 Second surface area 24 third surface area A Axial direction A / S Evaluation / control unit A3, A4 amplitude Amax Maximum amplitude AT Anodic signal part BS accelerometer DE dent e Implantable electrode assembly, cuff electrode E1 Anodic amplitude E2 Cathodic amplitude E3 Cathodic pulse width E4 Anodic amplitude E5 repetition E6 Repolarisationsflanke E7 Pause, zero level between anodic and cathodic amplitude EE1, EE2 Entpolarisierungseinheit ECG ECG time signal EM Electrode impedance measurement unit EMP Protection unit against electromagnetic pulse effect EMP / MRT EP Single pulse IT Energy storage / energy source F1, F2 function generator G brain H heart KO Geometric constellation KT Cathodic signal part L conductor path LA Longitudinal axis of the structural element LI optical fiber LQ Light source (s) LT Look / up table M maximum M1, M2 modulator NF nerve fiber NFB Nerve fiber bundles P1, P2 Characteristic phase points along the time signal PW Pulse wave, blood pressure wave R R-wave of the ECG signal SB Blood Pressure Sensor SES Signal and power supply unit SM Memory module SN Natural neuronal electrical signal SSI stimulation signal SSW1, SSW2 Signal-current converter T timer unit T1 Duration of the pulse wave T SN Pulse duration of a natural neural, electrical signal U circumferentially UH Clock V connecting structure ZF Time window ZS time signal ZV, ZV * time offset

Claims (40)

  1. An implantable device for the location-selective recording of neuronal electrical signals propagating along at least one nerve fibre contained in a nerve fibre bundle, as well as for the selective electrical stimulation of the at least one nerve fibre, comprising the following components:
    - implantable electrode arrangement (E) which is arranged on a biocompatible carrier substrate (1) which can be applied in a cuff-like manner around the nerve fibre bundle and which in the implanted state has, orientated towards the nerve fibre bundle, a straight cylindrical carrier substrate surface (1') on which a first electrode arrangement (2) for the location-selective recording of the neuronal electrical signals and selective electrical stimulation of the at least one nerve fibre, and on which a second electrode arrangement (12) for recording an ECG signal are arranged,
    - an evaluation/control unit (A/S), which can be or is connected in an electrically conducting manner to the implantable electrode arrangement (E), in which the location-selectively recorded, neuronal, electrical signals as well as the ECG signal are evaluated in a time-resolved manner in such a way that a neuronal time signal correlated to a physiological parameter, preferably blood pressure, can be derived,
    - a first comparator unit (K1), connected to the evaluation/control unit (A/S), in which a characteristic relative time offset between the ECG signal and neuronal time signal correlated with the physiological parameter can be determined,
    - a first function generator (F1), connected to the evaluation/control unit (A/S), which within a time window determined by the evaluation/control unit (A/S) on the basis of the relative time offset generates a stimulation signal, adapted in terms of phase and time amplitude to the derived neuronal time signal correlated to the physiological parameter and composed of a plurality n of individual pulses (EP) as well as
    - a first signal-current converter (SSW1) which is directly or indirectly connected to the first function generator (F1) and the first electrode device (2) and sends the stimulation signal for the selective electrical stimulation of the at least one nerve fibre to the first electrode device (2),
    wherein the evaluation/control unit (A/S), the first comparator unit (K1), the first function generator (F1) as well as the first signal-current converter (SSW1) are combined as an implantable module.
  2. The implantable device according to claim 1,
    characterised in that at least one second comparator unit (K2) is connected to the evaluation/ control unit (A/S),
    in that the second comparator unit (K2) compares at least one signal level, which is assigned to the neuronal time signal correlated to the physiological parameter, with a reference signal and generates a difference level value, and
    in that at least on the basis of the difference level value the evaluation/control unit (A/S) determines at least temporal amplitude profile of the simulation signal.
  3. The implantable device according to claim 1 or 2,
    characterised in that in the implanted state, on the straight cylindrical carrier substrate surface (1') orientated toward the nerve fibre bundle the implantable electrode arrangement (E) comprises a third electrode arrangement (7) for the inhibition of neuronal electrical signals propagating unidirectionally along the nerve fibre bundle.
  4. The implantable device according to any one of claims 1 to 3,
    characterised in that the implantable module comprises an electrical energy store (ES) and/or an induction-based signal and energy supply unit (SES) which is at least electrically connected to the evaluation/control unit (A/S).
  5. The implantable device according to any one of claims 1 to 4,
    characterised in that an acceleration sensor (BS) is integrated into the implantable module and/or an implantably designed acceleration module (BS') that is separate from the module is provided, and in that the acceleration sensor (BS, BS') generates acceleration information and is electrically connected to the evaluation/control unit (A/S).
  6. The implantable device according to any one of claims 1 to 5,
    characterised in that the first function generator (F1) is able to produce individual pulses which are each composed of a polarising and a repolarising square pulse-shaped partial signal, and in that between the first function generator (F1) and the first signal-current converter (SSW1) a first modulator (M1) is connected which enlarges and smooths a signal flank course assigned to the square pulse-shaped repolarising partial signal time-wise with regard to the polarising partial signal and harmonises a signal strength associated with each of the two partial signals.
  7. The implantable device according to any one of claims 3 to 6,
    characterised in that a second function generator (F2), connected to the evaluation/control unit (A/S), is provided, which in terms of time before and/or during the determined time window generates an electrical blocking signal and
    in that the second function generator (F2) is directly or indirectly connected to a second signal-current converter (SSW2) which supplies the electrical blocking signal to the third electrode arrangement (7).
  8. The implantable device according to claim 7,
    characterised in that the second function generator (F2) is able to produce individual pulses which are each composed of a polarising and a repolarising square pulse-like partial signal and
    in that between the second function generator (F2) and the second signal-current converter (SSW2) a second modulator (M2) is connected which enlarges and smooths a signal flank course assigned to the square pulse-shaped repolarising partial signal time-wise with regard to the polarising partial signal and harmonises a signal strength associated with each of the two partial signals.
  9. The implantable device according to claim 8,
    characterised in that the second function generator (F2) as well as the second module (M2) are integrated into the implantable module.
  10. The implantable device according to claim 6 or 8,
    characterised in that the first or second modulator (M1, M2) is designed in such a way that for each individual impulse the polarising partial signal can be separated from the repolarising partial signal by a zero signal level which can be produced by the first modulator (M1).
  11. The implantable device according to any one of claims 1 to 10,
    characterised in that an electrode impedance measuring unit (EM) is part of the implantable module or is arranged on the carrier substrate (1) and connected to the electrode arrangement (E) as well as to the evaluation/control unit (A/S) and in that between each of the n individual pulses the electrode impedance unit (EM) performs an impedance measurement at least on electrodes of the first electrode arrangement (2).
  12. The implantable device according to claim 11, characterised in that an electrical depolarisation device (EE) is part of the implantable module or is arranged on the carrier substrate (1) and is connected to the electrode arrangement (E) as well as to the evaluation/control unit (A/S) and
    in that in the event of residual polarisation on individual electrodes detected by the electrode impedance measuring unit (EM) the depolarisation device (EE) selectively depolarises these by means of applying electrical signals.
  13. The implantable device according to any one of claims 4 to 12,
    characterised in that a separate blood pressure measuring system (SB) is provided which records absolute blood pressure values which can be supplied via the induction-based signal and energy supply unit (SES) to the evaluation/control unit (A/S) and in that on the basis of the absolute blood pressure values, the ECG signal, the neuronal time signal correlated with the physiological parameter as well as at least one reference signal, the evaluation/control unit (A/S) actuates the first function generator (F1) to generate the stimulation signal.
  14. The implantable device according to claim 2, 5 and 13,
    characterised in that a storage unit, preferably in the form of a look-up table, is provided which is part of the evaluation/control unit (A/S) or is connected thereto as a separate unit,
    in that in the storage unit at least one following pieces of information can be stored and called up;
    differential level value, acceleration information, recorded absolute blood pressure.
  15. The implantable device according to any one of claims 1 to 14,
    characterised in that the straight cylindrical carrier substrate surface (1') orientated towards the nerve fibre bundle has an axial (a) as well as circumferentially (U) orientated first extent and on which the first electrode arrangement (2) is applied, which
    - in axial sequence comprises at least three first electrode structures (3) each with at least two first electrode surfaces (4) arranged in the circumferential direction as well as
    - at least two axially spaced first electrode strips (5) extending in the circumferential direction and each assuming an annular shape and which axially encompass the at least three electrode structures on both sides and is connected or connectable to the evaluation/control unit (A/S).
  16. The implantable device according to claim 15 as well as any one of claims 3 to 14,
    characterised in that the third electrode arrangement (7) is arranged in axial sequence on the straight-cylindrical support carrier surface (1') facing the nerve fibre bundle axially next to the first electrode arrangement (2) and comprises at least two axially spaced third electrode strips (8) extending in the circumferential direction (U) and each assuming an annular shape as well as
    axially between the at least two third electrode strips (8) at least one third electrode structure (13), in each case comprising at least two third electrode surfaces (9) arranged evenly distributed in the circumferential direction.
  17. The implantable device according to claim 15 and 16,
    characterised in that the first and third electrode surfaces (4, 9) are arranged evenly distributed in the circumferential direction (U), each along a virtual circular line.
  18. The implantable device according to claim 15 and 16,
    characterised in that the first and third electrode surfaces (4, 9) each have an axial (4a, 9a) extent orientated in the circumferential direction (4U, 9U),
    in that the extents (4a, 4U) of the first electrode surfaces (4) are identical in each case,
    in that the extents (9a, 9U) of the third electrode surfaces (9) are identical in each case and
    in that the extent (9U) of the third electrode surfaces (9) orientated in the circumferential direction is greater than the extent (4U) of the first electrode surfaces (4) orientated in the circumferential direction.
  19. The implantable device according to claim 18,
    characterised in that the axial extents (4a, 4U) of the first and third electrode surfaces (4, 9) are identical.
  20. The implantable device according to an one of claims 16 to 19,
    characterised in that the carrier substrate surface (1') on which the first and the third electrode arrangements (2, 7) is applied, is designed contiguously in one piece, i.e. without breaks.
  21. The implantable device according to any one of claims 16 to 20,
    characterised in that the axial distance between the first electrode strips (5) is selected to be greater than or equal to the axial distance between the third electrode strips (8) and
    in that the axial distance between the third electrode strips measures between 0.5 cm and 3 cm, preferably between 0.75 cm and 1.25 cm.
  22. The implantable device according to any one of claims 16 to 21,
    characterised in that the shape and size of the first and the third electrode strips (5, 8) are identical,
    in that the surface size of respectively the first and the third electrode surface (4, 9) are smaller than the surface size of respectively the first and third electrode strips (5, 8), preferably smaller than one quarter of the surface size of the first or third electrode strips (5, 8).
  23. The implantable device according to any one of claims 16 to 22,
    characterised in that the first electrode surfaces (4) are made of a metallic material, preferably iridium oxide, which has a higher charge transfer capacity than a material of which the third electrode surfaces (9) consist.
  24. The implantable device according to claim 23,
    characterised in that the metallic material of the first electrode surfaces (4) is iridium oxide and/or
    in that the material of the third electrode surfaces (9) is a metallic material, preferably platinum, or an electrically conductive polymer.
  25. The implantable device according to any one of claims 16 to 24,
    characterised in that the first and the third electrode device (2, 7) can in each case be operated as a tripolar electrode arrangement, i.e. the first and the third electrode strips can in each case be polarised to the opposite polarity of the first and third electrode structure (3, 13).
  26. The implantable device according to any one of claims 16 to 25,
    characterised in that the first electrode arrangement (7) envisages at least one optical waveguide device (10) which comprises at least two separate optical waveguide openings (11) arranged distributed in the circumferential direction (U).
  27. The implantable device according to claim 26, characterised in that the at least two separate optical waveguide openings (11) are arranged evenly distributed along a virtual circular line and
    in that the optical waveguide openings (11) each have an axial (11a) and a circumferentially (11U) orientated first extent, which correspond to the those extents (9a, 9U) of the second electrode surfaces (9).
  28. The implantable device according to any one of claims 16 to 27,
    characterised in that the first electrode surfaces (4) as well as the first electrode strips (5) of the first electrode arrangement (2) as well as the third electrode surfaces (9) as well as the third electrode strips (8) of the third electrode arrangement (7) are each applied to the carrier substrate surface (1') so that they do not project beyond the carrier substrate surface (1').
  29. The implantable device according to any one of claims 1 to 28,
    characterised in that the carrier substrate (1) is made of at least one biocompatible polymer and at least in parts on the straight cylindrical carrier substrate surface (1') facing the nerve fibre bundle has an active substance that inhibits inflammatory reactions.
  30. The implantable device according to any one of claims 1 to 29,
    characterised in that the carrier substrate (1) contains biocompatible polymer.
  31. The implantable device according to claim 30 as well as claim 16,
    characterised in that the first and/or the third electrode strip (5, 8) each have at least one local opening and in that the first and/or the third electrode strips (5, 8) are connected flat with the carrier substrate surface (1') in such a way that the polymer at least partially penetrates the at least one opening.
  32. The implantable device according to at least one of claims 1 to 31,
    characterised in that on the rear side of the carrier substrate surface (1') on the carrier substrate (1) at least two reference electrode surfaces (12) are applied.
  33. The implantable device according to any one of claims 1 to 32,
    characterised in that in the area of the straight cylindrical carrier substrate surface (1') facing the nerve fibre bundle the biocompatible carrier substrate (1) has axially opposite marginal areas (14) at which the carrier substrate (1) has a greater substrate thickness than in the remaining carrier substrate area and
    in that the marginal areas (14) have rounded marginal edges.
  34. The implantable device according to any one of claims 1 to 33,
    characterised in that in a carrier substrate area which cannot be applied in a cuff-like manner about the nerve fibre bundle, the biocompatible carrier substrate (1) has at least one opening (15) fully penetrating the carrier substrate.
  35. The implantable device according to claim 34,
    characterised in that the at least one opening (15) is at least in parts enveloped with a metallic material.
  36. The implantable device according to claim 16 and 30,
    characterised in that the first and/or the third electrode strips (5, 8) each have a metallic electrode strip substrate with a flat upper and lower side with at least one structural element locally projecting beyond the upper side in an orthogonal manner,
    in that the flat upper surface of the metallic electrode strip substrate is orientated in parallel to the carrier substrate surface and
    in that the electrode strip substrate is fully surrounded by the biocompatible polymer with the exception of a surface area of the at least one structural element which is orientated toward the carrier substrate surface and does not project beyond it.
  37. The implantable device according to claim 36,
    characterised in that at least between the lower side of the electrode strip substrate and the biocompatible polymer of the carrier substrate an adhesion promoter layer or adhesion promotor layer device is introduced.
  38. The implantable device according to claim 36 or 37, characterised in that the one surface area of the at least one structural element or a plane assigned to the surface area is orientated in parallel to the carrier substrate surface, in that the surface area is arranged in a freely accessible manner from the sides of the carrier substrate surface and in that the at least one structural element is connected in one piece to the electrode strip substrate.
  39. The implantable device according to any one of claims 36 to 38,
    characterised in that a plurality of geometrically evenly distributed and identically designed structural elements is provided on the upper side of the metallic electrode strip substrate.
  40. The implantable device according to any one of claims 36 to 39,
    characterised in that the at least one structural element is designed in a column, rib, sleeve or web-like manner.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109567782B (en) * 2017-09-28 2022-03-11 陈右颖 Nerve probe combined with optical waveguide and manufacturing method thereof
CN109954225A (en) * 2017-12-25 2019-07-02 复旦大学 Deformable light heredity multiple spot stimulation device
CN108937919A (en) * 2018-06-04 2018-12-07 湖北工业大学 A method of eliminating ECG baseline drift
CA3109810A1 (en) * 2018-08-29 2020-03-05 Jose M. Carmena Implantable closed-loop neuromodulation device, systems, and methods of use
CN110339478B (en) * 2019-07-16 2023-02-03 陈大为 Hypertension therapeutic instrument
US11447118B2 (en) * 2019-11-19 2022-09-20 ZF Active Safety US Inc. Vehicle brake system and diagnostic method for determining a leak in a simulator valve
CN111481830A (en) * 2020-04-24 2020-08-04 上海交通大学 Closed-loop electrical nerve stimulation system and method for setting parameters of closed-loop electrical nerve stimulation
US20230241396A1 (en) * 2020-06-19 2023-08-03 Galvani Bioelectronics Limited An implantable neuromodulation system utilising closed loop control
CN113456433B (en) * 2021-08-13 2023-06-23 北京大学人民医院 Electric signal collector and human-computer interaction interface type exoskeleton rehabilitation system
US20230405329A1 (en) * 2022-06-13 2023-12-21 Barologics, Inc. Patient treatment systems for sensing cardiac depolarization and/or stimulating the carotid sinus nerve, and associated devices and methods
CN117503062B (en) * 2023-11-21 2024-04-09 欣颜时代(广州)技术有限公司 Neural detection control method, device, equipment and storage medium of beauty instrument

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0688578B1 (en) * 1994-06-24 1999-11-10 Pacesetter AB Arrhythmia detector
DE4433111A1 (en) * 1994-09-16 1996-03-21 Fraunhofer Ges Forschung Cuff electrode
DE10028522A1 (en) * 2000-06-08 2001-12-20 Fraunhofer Ges Forschung Biodegradable neuroelectrode for nerve control has electrode/carrier assembly mounted on cuff of biodegradable material
US7689276B2 (en) * 2002-09-13 2010-03-30 Leptos Biomedical, Inc. Dynamic nerve stimulation for treatment of disorders
US7203548B2 (en) * 2002-06-20 2007-04-10 Advanced Bionics Corporation Cavernous nerve stimulation via unidirectional propagation of action potentials
CN1646189A (en) * 2002-08-05 2005-07-27 国立心血管中心总长代表的日本国 Therapeutical system for replacing human natural biologic regulation function and cardioregulatory system based thereon
US7174206B2 (en) * 2002-10-15 2007-02-06 Medtronic, Inc. Signal quality monitoring and control for a medical device system
WO2004075974A2 (en) * 2003-02-25 2004-09-10 Leptos Biomedical, Inc. Splanchnic nerve stimulation for treatment of obesity
US7783353B2 (en) * 2003-12-24 2010-08-24 Cardiac Pacemakers, Inc. Automatic neural stimulation modulation based on activity and circadian rhythm
US9089691B2 (en) 2004-12-07 2015-07-28 Cardiac Pacemakers, Inc. Stimulator for auricular branch of vagus nerve
US20060271137A1 (en) * 2005-05-25 2006-11-30 The Cleveland Clinic Foundation Apparatus and system to stimulate a nerve
US7761145B2 (en) * 2006-04-21 2010-07-20 Medtronic, Inc. Method and apparatus for detection of nervous system disorders
US20080082004A1 (en) * 2006-09-08 2008-04-03 Triage Wireless, Inc. Blood pressure monitor
DE102006048819A1 (en) * 2006-10-10 2008-04-17 NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Universität Tübingen Device with a basic body
US7996092B2 (en) * 2007-01-16 2011-08-09 Ndi Medical, Inc. Devices, systems, and methods employing a molded nerve cuff electrode
AT10617U1 (en) * 2007-04-20 2009-07-15 Szeles Jozsef Constantin Dr DEVICE FOR PUNCTUAL STIMULATION
WO2009015005A1 (en) * 2007-07-20 2009-01-29 Boston Scientific Neuromodulation Corporation Use of stimulation pulse shape to control neural recruitment order and clinical effect
CA2702326C (en) 2007-10-10 2018-09-18 Neurotech S.A. Neurostimulator and method for regulating the same
US7949398B1 (en) * 2007-12-27 2011-05-24 Pacesetter, Inc. Acquiring nerve activity from carotid body and/or sinus
US8768469B2 (en) * 2008-08-08 2014-07-01 Enteromedics Inc. Systems for regulation of blood pressure and heart rate
EP2575959B1 (en) * 2010-06-03 2017-07-12 Cardiac Pacemakers, Inc. System for controlling target of neurostimulation using temporal parameters
KR101304338B1 (en) * 2010-10-21 2013-09-11 주식회사 엠아이텍 LCP-based electro-optrode neural interface and Method for fabricating the same
US9814395B2 (en) * 2011-08-10 2017-11-14 Cardiac Pacemakers, Inc. Method and apparatus for determination of physiological parameters using cervical impedance
CN103284702A (en) * 2013-06-17 2013-09-11 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 Electrocardiogram and pulse wave relation analysis method and method and device of fusion analysis

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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